[发明专利]加载单元及加载装置

说明书

一种加载单元及加载装置，包括呈平行排布的第一反力架和第二反力架、两端分别连接所述第一反力架和所述第二反力架的连接杆、固定于所述第一反力架朝向所述第二反力架一侧的液压千斤顶、连接于所述液压千斤顶的伸缩端的弹性实时转化机构，所述液压千斤顶和所述弹性实时转化机构均位于所述第一反力架和所述第二反力架之间，所述弹性实时转化机构包括呈平行排布的上压板和下压板、以及设于所述上压板和所述下压板之间且两端分别连接所述上压板和所述下压板的弹性蓄能组件，所述上压板连接于所述液压千斤顶的伸缩端。

技术领域

本发明涉及岩土工程室内试验加载设备领域，具体而言，涉及一种加载单元及加载装置。

背景技术

长大隧道为诸多交通工程、水利水电工程不可或缺的组成部分。作为典型的地下工程，初始地应力场的存在直接决定工程的施工与运营状态。作为研究地下工程施工过程力学的三大手段之一的室内模型试验，如何营造真实的初始地应力场、科学的模拟材料配比和保持正确的边界条件是试验结果是否可信的关键。

对于初始地应力场的建立，目前普遍采用液压千斤顶的加压方式来完成。通过不同数量的千斤顶进行合理的组合，可以获得必须的初始地应力场，但是在隧道开挖后，由于岩土体的径向卸载会产生位移。而现在采用的加载系统在模拟隧道开挖卸载过程中普遍存在荷载中断、不能实时施加的现象导致千斤顶不能实时提供压力，导致边界条件失真，从而使扰动后的应力场偏离真实应力场，所以不能真实模拟隧道施工的影响，比如围岩的稳定性、岩爆、大变形等典型问题。现在采用的加载系统在隧道开挖卸载过程中普遍存在荷载中断、不能实时施加的现象，该现象直接影响室内模型试验地应力场的变异连续性，导致隧道开挖后的二次应力场、支护结构施作后的三次应力场、最终的稳态应力场都将产生失真现象；另一方面，面对特殊的地质情况，如大变形、岩爆、高压突水等地质灾害，现在广泛采用的加载装置无法科学模拟，导致试验结果出现偏差，甚至错误，不能合理有效的指导设计与施工，其中的一个主要原因就是加载体系的失真，为了从根本上解决这一难题，必须对加载装置这一关键性构件进行突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加载单元及加载装置，应用在压缩试验中，能够对实验试件模拟营造出真实的初始地应力场，并适应岩土工程施工过程中的地应力场的变化，具有操作简单、成本低、实验准确性高的优点。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种加载单元，包括：呈平行排布的第一反力架和第二反力架、两端分别连接所述第一反力架和所述第二反力架的连接杆、固定于所述第一反力架朝向所述第二反力架一侧的液压千斤顶、连接于所述液压千斤顶的伸缩端的弹性实时转化机构，所述液压千斤顶和所述弹性实时转化机构均位于所述第一反力架和所述第二反力架之间，所述弹性实时转化机构包括呈平行排布的上压板和下压板、以及设于所述上压板和所述下压板之间且两端分别连接所述上压板和所述下压板的弹性蓄能组件，所述上压板连接于所述液压千斤顶的伸缩端。

可选地，所述液压千斤顶的数量为多个。

可选地，所述弹性蓄能组件为压缩弹簧。

可选地，所述压缩弹簧的数量为多个，所述多个压缩弹簧阵列排布于所述上压板和所述下压板之间。

可选地，所述弹性蓄能组件为压缩气囊。

可选地，所述压缩气囊的数量为多个，所述多个压缩气囊阵列排布于所述上压板和所述下压板之间。

可选地，所述连接杆包括多根呈并列排布的螺杆，所述多根螺杆的一端均固定连接于所述第二反力架，所述多根螺杆的另一端贯通穿过所述第一反力架，且所述多根螺杆的另一端均旋拧有调节螺母，所述调节螺母位于所述第一反力架背离所述液压千斤顶的一侧。

可选地，所述第一反力架和所述第二反力架均为一矩形的板体结构，所述螺杆的数量为4根。