[实用新型]模拟深部岩体应力状态的加卸载试验装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及岩体应力测试装置，尤其涉及一种模拟深部岩体应力状态的加卸载试验装置。

背景技术

隧道施工中，被开挖的岩体处于高应力状态，对于城市内隧道施工，还伴随着建筑物和地下管线密布的状况，在开挖岩体的外力作用下，将不可避免的引起周边地层的移动和变形，并可能对建筑设施和管路产生不良影响。最近几年的国防工程和城市建设施工中，很多事故都是由于挖掘时的隧道塌方所致，造成大量人员伤亡和财产损失，其危害巨大且难以预测。

探究深部巷道围岩分区变形机理，研究深部岩体的应力—应变特征，揭示高地应力转移对岩体破碎分化的影响 ，以及应力场的传递和转移受深部岩体的开挖形状和力学性质等影响的规律，对于城市地下道路工程发展有着至关重要的作用。

地下工程建设对施工的安全性和可靠性需要准确地掌握围岩分区的变形机理。但是在实际施工场地进行数据采集非常不便，而且花费巨大。岩体受力很难直接测量，而且随着时间的推移和外部环境的改变其受力情况还在不断的发生着变化，因此需要一种能够方便操作并能够模拟真实环境下的试验装置来获得防护工程或隧道开挖力学行为有关数据并进行受力分析。

现阶段世界上有很多研究岩体材料分区破碎试验的装置，但是都有一定的局限性，主要体现在所提供的应力变化范围不广、应力值调节不精确、无法进行长期的数据采集、稳定性能不高等。

发明内容

本实用新型目的在于克服上述现有技术之不足，提供应力变化范围广、应力值调节精确、稳定性能高、操作简单的高应力条件下深部岩体加卸载试验装置，通过液压油缸来利用液压系统施加压力，在模拟条件下获得地下防护工程和隧道开挖力学状态下的有关数据，从而探究深部巷道围岩分区变形机理，研究深部岩石的应力、应变特征，揭示高地应力转移对岩体破碎分区化的影响。

上述目的由下述的技术方案来实现：

所述加卸载试验装置，包括垂直反力架、水平反力架和液压油缸；所述垂直反力架与水平反力架垂直交叉放置，两反力架交叉处形成放置岩体试样的六面体空间；所述垂直反力架对应于所述六面体空间一对平行垂直面的各一侧设有油缸活塞水平移动的水平油缸，对应于六面体空间一对平行水平面的各一侧分别设有油缸活塞垂直移动的垂直油缸和垂直反力作用面；所述水平反力架对应于六面体空间的另一对平行垂直面各一侧分别设有所述水平油缸和水平反力作用面；置于六面体空间的六面体岩体试样的一对平行垂直面受到对应油缸所施于的方向相反大小相同的模拟应力，另一对平行垂直面和一对平行水平面分别受到对应油缸和反力作用面所施于的方向相反大小相同的模拟应力。

所述加卸载试验装置的进一步设计在于，所述垂直反力架包括至少两垂直反力架单元，所述反力架单元沿厚度方向紧密排列并由螺栓、螺母将相邻的反力架单元连接，以形成一体。

所述加卸载试验装置的进一步设计在于，所述垂直反力架单元包括腹板和翼板，所述腹板连接成平面矩形框，所述翼板将两沿厚度方向平行排列的所述平面矩形框连接成一体，形成具有对应矩形形状的立体矩形框的垂直反力架单元。

所述加卸载试验装置的进一步设计在于，所述垂直油缸和水平油缸连接在所述垂直反力架单元的立体矩形框内由翼板形成的内侧上水平面和内侧垂直面上，所述垂直反力作用面设置在一下压座上，所述下压座连接在垂直反力架单元内由翼板形成的内侧下水平面上。

所述加卸载试验装置的进一步设计在于，所述水平反力架包括前支架、后支架和水平拉杆；所述前支架和后支架分别置于所述垂直反力架的一侧；四根所述拉杆平行放置并穿过垂直反力架，对应端分别连接在前支架和后支架上。

所述加卸载试验装置的进一步设计在于，所述前支架包括内侧板、外侧板、侧面板、拉杆套筒和反力座，所述内侧板和外侧板平行放置，两者对应位置上分别设有拉杆孔，内、外侧板对应位置上的拉杆孔由拉杆套筒连接，对应边侧由对应侧面板连接形成六面体形状的盒体架；所述反力座设置在所述盒体架的内侧板中心位置上，所述水平反力作用面设置在所述反力座端部的平面上。

所述加卸载试验装置的进一步设计在于，所述反力座包括反力座侧板和反力作用面板，四块所述反力座侧板垂直连接在所述内侧板上，相邻的反力座侧板相互垂直连接形成矩形框，一与所述矩形框的矩形形状相对应的反力作用面板连接在矩形框的端部形成矩形台座，反力作用面板的外侧面形成所述的水平反力作用面。