[发明专利]一种用于岩石双轴试验的可调侧向压力加载装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种用于岩石双轴试验的可调侧向压力加载装置及其试验方法，该装置包括反力架、侧压箱体和手动压力泵，其中，所述反力架包括两个相同且对向设置的约束钢板，两个约束钢板之间通过若干根高强螺栓连接，其中一侧的约束钢板内侧设置有侧压箱体，另一侧约束钢板与侧压箱体之间放置有待测的岩石试样，所述手动压力泵的出气口与侧压箱体连通。通过手动压力泵进行加压，实现对岩样侧向加载。通过手动压力泵及时调整压力值，实现试验过程中侧向压力值调节。该加载系统构造简单、组装方便、操作便捷以及成本较低，可普遍用于实验室岩石双轴加载试验。

技术领域

本发明涉及岩石力学与工程领域，具体为一种用于岩石试样双轴压缩室内试验的侧向压力加载装置及其试验方法。

背景技术

在采矿、水利和交通等岩石工程中，岩石的强度特征是一项至关重要的基本参数，直接关系到工程的长期稳定及安全运营。在实验室条件下，开展岩石强度破坏的研究对于正确认识外载条件及其他影响因素对岩石强度的影响规律具有重要意义。然而，目前这方面的研究还主要集中在单轴加载或者常规三轴加载。在实际岩石工程中，由于开挖卸荷等原因改变岩体的受力状态，应力重新分布后经常会出现平面应力状态，也即双向受力状态（两对面上受力，另一对面不受力，即自由面）。但是，受限于双轴加载设备，关于岩石在双轴受力状态下的强度演化规律和破裂机制均还未得到深入的试验研究。因此，研制一种简单、适用于室内岩石试样双轴加载的试验装置是岩石力学工作者的迫切需求。

目前，关于岩石试件侧向加载装置的研究现状，简述如下：

1、《一种岩石围压加载实验装置及实验方法》发明专利公开了一种采用采用钢板围成的箱体、预应力螺栓和力矩扳手实现侧向加载的装置及方法（参见申请号201410080149.5，发明人夏彬伟，等），该方法适用于低成本、较小应力的加载实验，但是对于较大应力加载和试验过程中及时调整围压值方面有所不足。

2、《机械破岩试验平台围压装置》发明专利公开了一种采用控制系统、液压系统及机械部分等实现破岩平台的围压装置（参见申请号：201310086456.X，发明人龚秋明，等），该方法能够实现可调的侧压值，但是该装置结构复杂、成本高。

3、《实验室用岩石强度测试的围压加载装置》发明专利公开了一种采用圆柱形筒体、承载座及加载盖等组成的围压加载装置（参见申请号201420009131.1，发明人王新武，等），该装置能够施加环向均布的围压，不能对长方体状岩样的进行侧向加载。

总之，目前关于岩石侧向加载装置还存在设备构造复杂、难以实现可调的侧向压力值等不足，急需研制一种简单、经济和有效的侧向加载试验装置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于岩石双轴试验的可调侧向压力加载装置及其试验方法，构造简单、易于操作，且能够实现可调压力。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于岩石双轴试验的可调侧向压力加载装置，包括反力架、侧压箱体和手动压力泵，其中，所述反力架包括两个相同且对向设置的约束钢板，两个约束钢板之间通过若干根高强螺栓连接，其中一侧的约束钢板内侧设置有侧压箱体，另一侧约束钢板与侧压箱体之间放置有待测的岩石试样，所述手动压力泵的出气口与侧压箱体连通。

所述反力架包括两个相同且对向设置的约束钢板，分别为第一约束钢板和第二约束钢板，该两块约束钢板上分别开设有四个较大螺栓孔，两块约束钢板上的螺栓孔一一对应，并通过四根较大高强螺栓穿过两个约束钢板上的较大螺栓孔固定，且较大高强螺栓的端部固定有较大高强螺母；其中一侧的约束钢板上设置有四个较小螺栓孔，并通过四根较小高强螺栓和四个较小高强螺母固定一块第三约束钢板，所述第三约束钢板的面积小于第一约束钢板。