[实用新型]基于真三轴试验的可控边界的柔性加载系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及真三轴试验系统的技术领域，具体涉及一种真三轴试验系统的可控边界的柔性加载系统。

背景技术

为了保证室内岩石试验结果的准确性，尽可能还原能够模拟岩石真实原始应力状态的试验加载边界条件尤为重要。试件加载边界条件主要有两种：刚性加载和柔性加载。目前实验室试件的真三轴加载试验大多为刚性加载，即采用分级传力块或普通钢板，通过液压油缸把需要模拟的围岩压力加载到试件上，这样试件表面承受的压力不再是均布荷载，这种给定位移边界的试验，相当于施加了约束条件。当施加的压力达到一定荷载时，试件的某一部分可以发生破坏，但由于另一部分没有破坏，刚性加载边界的约束就会阻止试件的破坏发生。刚性加载试验机在进行真三轴加载试验时不能实现对试件的有效均布加载，不能很好地反映真实原岩的受力状态。

针对上述问题，CN101377480A公开了一种用于采场矿压三维物理模拟试验台的柔性加载系统，其是在压力提供装置与模型之间设置充液皮囊来克服刚性加载对实验结果的影响，然而，影响实验结果的因素还有真三轴加载出现的边角效应，即岩石真三轴加载试验过程中，需要对试验盒中的试件施加不同的三维应力，如果试件破裂前的变形量大于加载装置相对于试件的移动量时(尤其是对于类岩石试件，塑性强，变形量大)，加载装置的相邻钢板或皮囊将会发生挤压变形，内部试件不再受到三维方向的作用力，而变成二维或一维受力，失去了有效的真三轴应力加载，应力-应变曲线也将变得异常，最终试件不破裂或不因三轴加载而发生失稳破裂，即便是施加传力块也会出现边角效应，影响试件的加载试验效果，无法形象的研究现场岩体的真实三向受力特征和失稳破裂规律，边角效应明显时将严重损害试验加载装置，这是目前岩石真三轴加载试验装置面临的亟待解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于真三轴试验的可控边界的柔性加载系统，该加载系统通过板状皮囊和位于其两侧分块皮囊配合，可消除试件真三轴加载过程中出现的边角效应和试件表面受力不均匀的问题。

其技术解决方案包括：

一种基于真三轴试验的可控边界的柔性加载系统，其包括试验试件、加载装置、液压控制装置和充液皮囊，所述加载装置位于所述试件的外侧，所述充液皮囊位于所述加载装置和试件之间，所述充液皮囊包括板状皮囊和若干个分块皮囊，若干个分块皮囊依次排布在板状皮囊的两侧，并且位于两侧的分块皮囊数量相同，每个分块皮囊与所述板状皮囊均保持连通，所述液压控制系统用于向所述分块皮囊内注液，所述加载装置通过所述充液皮囊将三维应力加载到所述试件上。

上述技术方案直接带来的有益技术效果是：

通过在板状皮囊的两侧依次布设分块皮囊，即分块皮囊可完全覆盖住板状皮囊的两侧，而且，每个分块皮囊与板状皮囊之间保持连通，利用液压控制装置向分块皮囊和板状皮囊内注满液体，当试件通过加载装置进行加载时，试件变形后出现边角效应时，可将位于最外侧的分块皮囊内的液体放出，此时，分块皮囊减少一个，导致该柔性加载系统的边界缩短而向内移动，可使真三轴加载实验继续进行。

作为本实用新型的一个优选方案，每个分块皮囊的侧面都布设有应力传感器。

上述技术方案带来的有益技术效果是，方便对分块皮囊处的应力进行监测，从而与额定压力值进行比较，进一步来确定加载装置内的试件是否发生了边角效应。

作为本实用新型的另一个优选方案，所述应力传感器通过数据传输线连接有应力采集箱，所述应力采集箱连接有应力监测系统，所述应力监测系统可实时监测每块分块皮囊侧面受到的应力。

上述技术方案带来的有益技术效果是，应力传感器与应力监测系统连接，通过应力监测系统来监测分块皮囊侧面受到的应力，数值监测更加准确，降低实验误差。

优选的，每个分块皮囊与板状皮囊之间通过弹簧绑带来固定。

上述技术方案带来的有益技术效果是，用弹簧绑带来固定分块皮囊和板状皮囊，拆卸更加方便，而且不影响实验的正常进行。

优选的，所述液压控制装置通过进液管路与位于首位次上的分块皮囊的注液口相连，通过回液管路与位于末位次上的分块皮囊的出液口相连。

优选的，所述进液管路和回液管路各设置一个阀门。

上述技术方案带来的有益技术效果是，进液管路和回液管路上的阀门，便于控制液体的流量。