[实用新型]拉压环剪径向渗流试验仪及其系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及力学试验装置技术领域，具体而言，涉及一种拉压环剪径向渗流试验仪及其系统。

背景技术

岩石的抗剪强度是评价岩石力学性质的重要指标之一，准确的获取强度参数对岩体工程具有重要的实际意义。现阶段，岩石抗剪强度主要通过室内试验获取，主要试验类型有：常规三轴试验、直接剪切试验及楔形剪切试验等。

分析现有的试验实现方式，岩石在受剪过程中剪切面上受力不均匀，且变形具有延迟性，不能准确反映岩石的剪切强度。在岩石拉压环剪试验仪工作过程中，施加轴力过程和扭矩的过程会相互干扰，导致施加在空心岩样上的力精度和可靠性降低，对于试验结果的获取具有较大的误差。

有鉴于此，设计制造出一种拉压环剪径向渗流试验仪，能同时完成轴向拉压试验、环剪试验以及渗流试验，既可以独立施加轴向载荷、环剪扭矩，互不干扰，也可以实现相互耦合的试验是目前力学试验装置技术领域中急需改善的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种拉压环剪径向渗流试验仪，用于岩石的拉压环剪径向渗流试验。该拉压环剪径向渗流试验仪通过采用环形试样，通过施加扭力的方式，使得岩石在剪切面上均匀受力且变形均匀；同时，可以施加轴向拉、压力，实现岩石拉、压、环剪、渗流及相互耦合的试验，对准确获取岩石抗剪强度、残余强度及变形，改进和完善岩石的本构关系，具有重要意义。

本实用新型的目的还在于提供一种拉压环剪径向渗流试验系统，包括伺服泵、液压缸和上述的拉压环剪径向渗流试验仪，该拉压环剪径向渗流试验系统控制精准，误差小，可以施加轴向拉、压力，实现岩石拉、压、环剪、渗流及相互耦合的试验，功能完善。

本实用新型改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本实用新型提供的一种拉压环剪径向渗流试验仪，所述拉压环剪径向渗流试验仪包括第一框架、第二框架、第一底板、第二底板、轴向活塞杆、扭矩传力轴、轴力传感器、扭矩传感器、上剪切盒、下剪切盒和径向渗流结构。

所述第一框架固定连接于所述第一底板，所述第二框架固定连接于所述第二底板，所述第一框架位于所述第一底板和所述第二底板之间，所述第二框架位于所述第二底板远离所述第一底板的一侧。所述上剪切盒与所述下剪切盒位于所述第二框架内，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间固设有试样，且所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述试样位于同一轴线上。

所述扭矩传感器设于所述扭矩传力轴上。所述扭矩传力轴的一端固定连接在所述第一底板上，另一端穿过所述第二底板与所述下剪切盒固定连接，用于将扭矩传递至所述试样。所述轴力传感器设于所述轴向活塞杆上，所述轴向活塞杆与所述上剪切盒固定连接，用于为所述试样施加轴向荷载。

所述径向渗流结构包括密封套筒、第一进水通道、第一排气通道、第二进水通道和第二排气通道。所述密封套筒分别与所述上剪切盒、所述下剪切盒固定连接，所述密封套筒与所述上剪切盒、所述下剪切盒之间分别设有密封圈。

所述第一进水通道设于所述下剪切盒，所述第一排气通道设于所述上剪切盒，所述第一进水通道与所述第一排气通道经过所述试样的中空部分连通，形成内部渗流通道。所述第二进水通道设于所述下剪切盒、并位于所述试样的外侧，所述第二排气通道设于所述上剪切盒、并位于所述试样的外侧，所述第二进水通道与所述第二排气通道连通，形成外部渗流通道。

进一步地，所述第一框架内设有千斤顶，所述千斤顶固定连接于所述第一框架的两侧，用于为所述扭矩传力轴施加扭矩。

进一步地，所述第一框架内设有多个支撑杆，所述支撑杆的两端分别固定在所述第一框架的两侧，用于稳定所述拉压环剪径向渗流试验仪。

进一步地，所述第二框架内设有传力板，所述传力板与所述上剪切盒固定连接，所述传力板的两端分别与所述第二框架连接，且可沿所述第二框架的内壁滑动，所述传力板用于传递施加扭矩的反力，保持所述上剪切盒的稳定。

进一步地，所述第二框架的内侧壁设有直线导轨，所述直线导轨上安装有与所述直线导轨可相对滑动的滑块，所述传力板与所述滑块固定连接，可沿所述直线导轨滑动。

进一步地，所述第一底板、所述第二底板、所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述传力板、所述轴向活塞杆的两端面及所述扭矩传力轴的两端面两两相互平行。

进一步地，所述千斤顶与所述扭矩传感器相互平行安装，且所述千斤顶、所述扭矩传感器均与所述第一框架的侧壁垂直。所述直线导轨与所述第二框架的侧壁相互平行，所述直线导轨与所述第二底板相互垂直。