[实用新型]结构面抗剪强度尺寸效应阵列式加载试验机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种结构面抗剪强度尺寸效应试验机。

背景技术

尺寸效应是指事物的某种特性随研究对象的尺寸不同而变化的现象，是岩体力学性质试验中常见的一种特征。岩石的力学性质随试件尺寸增大而降低的特性不仅存在于岩体抗拉、抗压、抗剪、弹模和流变性质中，而且还存在于结构面抗剪特性中。为研究岩石的结构面抗剪强度尺寸效应，需要用一个尺寸效应测试系统完成岩石结构面的测试，它需要建立对不同尺寸的岩石结构面试样在不同载荷下进行直剪试验。

目前专门针对岩石尺寸效应的直剪试验研究设备中，杜时贵提出了结构面抗剪强度尺寸效应试验机(CN201410149668.2)、多尺度岩石直剪仪(CN201310273743.1)，它们从多尺度岩石试样的安装、运输、部件保护和测试机理等方面开展了结构设计。但是由于每一种传感器存在测试荷载和测试范围的限制以及每一种作动器和控制器存在加载载荷范围的限制。为此采用一套加载系统不能很好满足大范围载荷精度的要求。为此开发一种多套机构组合式结构面抗剪强度大范围和高精度的直剪测试非常重要。

发明内容

为了克服已有直剪仪的无法满足多尺度试样的抗剪强度测试要求、可靠性较低的不足，本实用新型提供了一种有效满足大跨度载荷下多尺度岩石结构面试样尺寸的测试、可靠性良好的结构面抗剪强度尺寸效应阵列式加载试验机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种结构面抗剪强度尺寸效应阵列式加载试验机，包括框架、水平向加载机构、水平向支撑测力机构、垂向加载机构和用于放置多尺度岩石结构面试样的试样安装升降台，所述水平向加载机构、水平向支撑测力机构和试样安装升降台安装在框架底部的平台上，所述水平向加载机构和水平向支撑测力机构分别位于试样安装升降台的两侧，所述多尺度岩石结构面试样以裂隙为界分为上部和下部，所述水平向加载机构加载位于多尺度岩石结构面试样的上部，所述水平向支撑测力机构支撑多尺度岩石结构面试样的下部；所述垂向加载机构位于多尺度岩石结构面试样上方，所述垂向加载机构可上下移动地安装在框架上；

所述水平向加载机构包括至少两个的切向作动器，所述垂向加载机构包括至少两个的垂向作动器组成的垂向作动器组。

进一步，所述水平向支撑测力机构包括至少两个测力传感器，所述至少两个测力传感器上下布置。

更进一步，所述的垂向加载机构包括活动横梁、垂向作动器、链轮传动机构、电机、垂向测力传感器、活动关节、加载板和导轨块，所述活动横梁两侧设有蜗轮，所述蜗轮外圈可转动地套装在活动横梁的安装孔内，所述框架的四根立柱穿过蜗轮并与所述蜗轮的内圈之间可转动地配合，所述链轮传动机构分别与电机和蜗杆的轴端连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述电机转动带动蜗轮转动使得活动横梁沿着立柱上下移动，所述活动横梁设置由2n+1个对中分布的作动器组成的作动器组，n为自然数，每个垂向作动器的活塞杆上安装有垂向测力传感器，所述垂向测力传感器另一端与活动关节连接，所述活动关节与加载板连接，所述加载板底部安装有一组导轨块。

优选的，所述的垂向加载机构中，所述2n+1个垂向作动器呈一字型或“X”型分布。当然，也可以是其他对中分布方式；当然，也可以是其他分布方式，例如阵列式等。

再进一步，所述的水平向支撑测力机构包括水平向第二测力传感器、水平向支撑头、导向杆、第一导向座、第一测力传感器、第二导向座、卡环、支撑液压缸、安装架、导向杆、直线轴承、千斤顶和底座，所述安装架高度上分为三层，所述安装架的底层两侧用直线轴承安装四根导向杆，四根导向杆的底部安装底座上，中间安装千斤顶，所述千斤顶的动作端与所述安装架的底部连接；

所述安装架的中间层安装有第一测力传感器；

所述安装架的顶层上安装有支撑液压缸，活塞杆与平向支撑头固定，平向支撑头在支撑液压缸推动下可作为试验后上部试样的复位，同时平向支撑头前端安装连杆以用于安装第二测力传感器。

优选的，所述平向支撑头两侧安装导向杆，导向杆穿过固定在安装架上的第一导向座和第二导向座，所述导向杆尾端设置多组轴肩，移动到一定位置后用两个卡环套在第二导向座两侧用于对导向杆的限位。

所述框架包括固定横梁、立柱和平台，所述框架采用四立柱机构，所述平台和固定横梁两侧安装四根立柱，所述固定横梁位于立柱上方，平台位于立柱下方，立柱上半部分为梯形螺纹。