[发明专利]一种岩石轴向正余弦加卸载单轴试验机装置

说明书

本发明涉及单轴试验机装置技术领域，尤其是一种岩石轴向正余弦加卸载单轴试验机装置，解决了传统实验装置的加载形式不完善，导致试验结果不全面无法真实反映岩石破坏形式的问题，包括试验机架、恒力加卸载装置、变力加卸载装置和数据采集系统。本发明采用的变力加卸载装置，通过电动机带动旋转圆盘做等速圆周运动，从而使使得与旋转圆盘铰接的弹簧连接杆可随旋转圆盘做上下往复运动，从而对上加圧板施加竖直方向上具有正余弦性质的变力，可有效模拟在原始地层条件下及采动卸压过程中岩石受力破坏形式，其结构简单，操作方便，在本技术领域有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及单轴试验机装置技术领域，尤其是一种岩石轴向正余弦加卸载单轴试验机装置。

背景技术

随着我国的矿产资源的开发利用，对于研究岩石破坏形式对生产有着重要的指导意义。传统的单轴压缩试验主要是测量的是岩石试件的单轴抗压强度，对试件提供一个轴向力的作用，缓慢加压直至试件破坏，记录的应力与应变的数据在一定的程度上可以表明岩石的变性特征，但是加载方式及受力情况单一，忽略了诸多实际因素得出的结论局限性较大。而在实际情况中，巷道围岩或者存在于地层中的岩石因为受到采动影响，受到的应力出现应力集中、应力重新分布、应力重新分布重新趋于平稳等等连续性的变化。对于模拟这样的岩石破坏往往是对于岩石试件给予不停的加卸载状态，主要的破坏形式是疲劳破坏。实际生产中岩石多受连续性变力作用，受力情况较为复杂，因此由于传统实验装置的加载形式不完善，导致试验结果不全面，对于岩石的破坏分析不够全面。

发明内容

本发明为了解决传统实验装置的加载形式不完善，导致试验结果不全面无法真实反映岩石破坏形式的问题，提供了一种岩石轴向正余弦加卸载单轴试验机装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种岩石轴向正余弦加卸载单轴试验机装置，包括试验机架、恒力加卸载装置、变力加卸载装置和数据采集系统，试验机架包括四根边柱固定的机架底座和机架顶板，机架顶板中部开有贯通的矩形通孔，恒力加卸载装置包括液压支架、下加压板、液压泵安装台和液压泵，液压支架下端固定在机架底座上，液压支架上端固定有液压泵安装台，液压泵安装台上部设置有下加压板，液压泵固定在液压泵安装台的下部，液压泵通过油管连接有液压恒力轴，液压恒力轴贯穿液压泵安装台的中心并与下加压板固定；变力加卸载装置包括上加压板和电动机，电动机设置在机架顶板底部，电动机的输出轴连接有旋转圆盘，旋转圆盘上开有偏心孔，上加压板上部中心位置固定有球形铰架，上加压板四周分别固定有弹簧固定杆，弹簧固定杆上端与机架顶板固定，球形铰架连接有弹簧连接杆，弹簧连接杆上端铰接有旋转圆盘的偏心孔，上加压板和下加压板间放置有试件，试件表面设置有应力传感器和应变传感器，应力传感器和应变传感器通过导线连接有数据采集系统。

进一步的，液压支架包括4根呈正方形布设的相同液压杆 。

进一步的，弹簧固定杆在上加压板上部呈正方形布设。呈正方形设置的四点支撑更能有效保证试件的均匀受力及受力过程中的稳定性。

进一步的，电动机上设置有电动机电源连接部和电动机控制部。电动机控制部可控制输出轴的转速来实现旋转圆盘的转动，从而带动弹簧连接杆实现上下运动为试件提供正余弦压力。

进一步的，液压泵上设置有液压泵动力连接部和液压泵控制器。液压泵控制器可控制液压恒力轴对下加压板提供不同初始值的恒力作用。

进一步的，液压恒力轴为液压缸，液压恒力轴的一端固定在液压泵安装台的底部，另一端贯穿液压泵安装台并固定在下加压板的底部。

进一步的，弹簧固定杆包括螺杆，螺杆螺纹连接有螺母，螺杆顶端设置有限位块，限位块上设置有弹簧杆A，弹簧杆A上套设有弹簧A，弹簧A的一端固定在限位块上，弹簧A的另一端固定在连接片上，连接片中部开有可在弹簧杆A上运动的孔。