[发明专利]一种岩石类材料平面应变双轴加载破坏全过程宏细观的试验装置

说明书

本发明公开了一种用于岩石类材料平面应变双轴加载破坏全过程宏细观的试验装置，所述试验装置包括加载系统、CCD相机观测系统、声发射系统，所述加载系统包括螺杆，所述螺杆的两端分别固定有第一压板和第三压板，位于所述第一压板和所述第三压板之间的第二压板可滑动地设置在所述螺杆上，所述第三压板上固定有千斤顶，所述千斤顶的顶头与所述第二压板相连接，使得所述千斤顶能够带动所述第二压板朝所述第一压板的方向运动，从而为试样两侧提供侧向压力；解决了传统的试验装置尚不能对平面应变加载条件下岩石破坏过程微裂纹萌生、扩展和贯通过程试样表面和内部破裂进行跟踪和观测的问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程仪器设备领域，具体地，涉及一种用于岩石类材料平面应变双轴加载破坏全过程宏细观的试验装置。

背景技术

由于岩石类材料的特殊性和所处环境的复杂性，许多岩石类材料组成的工程可近似看作平面应变问题处理，如隧道、挡土墙、堤坝等。研究表明，岩石类材料在平面应变条件下的变形破坏不同于常规三轴条件下的变形破坏行为，基于平面应变实验所得到的材料本构模型才更适合于反映处于平面应变状态的工程问题。因此，研究在平面应变条件下岩石类材料的变形失稳、破坏过程及剪切局部化带的形成具有重要的理论和实际意义。

国内外学者在平面应变试验方面展开了一些研究工作，例如，2009年5月，《一种新型岩石类材料平面应变实验装置的研制和应用》一文中公开了一种平面应变试验装置，其原理主要是通过严格限制试件在一个方向上的变化，继而观察和测试试件在两个相互正交方向上加压条件下的变形破坏行为及相关的力学参数。该装置以及其他学者所研发的装置尚未涉及平面应变加载条件下岩石破坏过程微裂纹萌生、扩展和贯通过程试样表面和内部破裂的跟踪和观测，而这些对于研究岩石类材料在平面应变条件下的破裂机制具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于岩石类材料平面应变双轴加载破坏全过程宏细观的试验装置，解决了传统的试验装置尚不能对平面应变加载条件下岩石破坏过程微裂纹萌生、扩展和贯通过程试样表面和内部破裂进行跟踪和观测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于岩石类材料平面应变双轴加载破坏全过程宏细观的试验装置，所述试验装置包括加载系统、CCD相机观测系统、声发射系统，所述加载系统包括螺杆，所述螺杆的两端分别固定有第一压板和第三压板，位于所述第一压板和所述第三压板之间的第二压板可滑动地设置在所述螺杆上，所述第三压板上固定有千斤顶，所述千斤顶的顶头与所述第二压板相连接，使得所述千斤顶能够带动所述第二压板朝所述第一压板的方向运动，从而为试样两侧提供侧向压力；

所述第一压板和所述第二压板之间设置有压紧装置，所述压紧装置包括顺次设置的第一侧向压板、有机玻璃压板和第二侧向压板，所述第一侧向压板中相对的两端分别设置有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆依次贯穿所述第一侧向压板、所述有机玻璃压板和所述第二侧向压板并旋拧有锁紧螺母，所述第一侧向压板和所述有机玻璃压板之间留有空腔，所述空腔的两端分别设置有水平压头，所述水平压头中靠近所述第一压板或所述第二压板的侧面向内凹陷形成有凹槽，所述锁紧螺杆至少部分位于所述凹槽内，使得所述第二压板能够带动两个所述水平压头相向运动。

优选地，所述螺杆的数量不少于4组。

优选地，位于所述第一侧向压板的一侧的所述锁紧螺杆的数量不少于3组，多个所述锁紧螺杆自上而下顺次设置。

优选地，所述第一压板、所述第二压板和所述第三压板沿第一方向顺次设置；

所述第一侧向压板、所述有机玻璃压板和所述第二侧向压板沿第二方向顺次设置；

所述第一方向和所述第二方向相垂直。

优选地，所述第二侧向压板的中部设置有开口槽。

优选地，所述第一侧向压板上设置有用于安装声发射探头的安装孔。