[发明专利]一种高刚度多轴高应力加载框架装置

说明书

一种高刚度多轴高应力加载框架装置，包括竖直框架单元、水平框架单元；所述竖直框架单元包括环形框架和环形框架支撑平台，环形框架支撑平台上表面通过螺栓螺接有环形框架；所述水平框架单元包括侧向辅助推拉框架、水平支撑平台和导轨，所述水平支撑平台位于环形框架支撑平台后端，水平支撑平台上对称安装有导轨，且导轨沿水平支撑平台长度方向设置，导轨延伸至环形框架，且末端伸出环形框架设置，所述侧向辅助推拉框架通过滑块与导轨滑动安装。本发明采用了本发明的高刚度多轴高应力加载框架结构的硬岩真三轴剪切试验机，试验过程通过不同液压缸的配合，实现了岩石试样所有端面均受力条件下的剪切试验，更加符合现场岩体的真三轴受力状态。

技术领域

本发明涉及岩石室内加载试验技术领域，具体是一种高刚度多轴高应力加载的框架装置。

背景技术

随着地下采矿及地下岩体工程开挖，深埋硬岩工程稳定性变得越来越重要。一般而言，岩石受真三向应力控制，而且对于含软弱结构面的硬岩，容易在剪切力的作用下发生不同程度的工程灾害。因此，开展真三轴应力条件下的剪切试验对研究地下工程灾害具有重要意义。

现有的剪切试验机所采用的加载框架结构，在试验过程中只能进行简单的直剪试验，即框架竖直方向提供法向应力，水平方向提供剪切应力。直剪试验假设侧向应力对岩石变形破坏无影响，而真实情况下，岩石侧向受周围岩体限制存在着一定的侧向应力。而且由于空间限制，在剪切方向，岩石试样始终有一半的截面未受力。而真实地下岩石工程中，岩石各个部位均受应力作用。只有对剪切试验的岩石所有截面均加载与现场岩体相同的真三向应力，这样才能通过室内试验最大程度的理解岩石在高应力下剪切破坏机理。

除此之外，现有的剪切试验机均采用立柱式或拉杆式框架，这些框架结构普遍刚度较低。对于吨位要求高达200吨以上的硬岩剪切试验机，使得剪切试验时，在岩样破坏前，加载框架积聚着很大的应变能，当岩石发生局部破坏时，刚度较低的加载框架将积聚的弹性应变能瞬间释放，使得岩石峰后破坏特征失真。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高刚度多轴高应力加载框架装置，可以施加高达1200Mpa的高应力，采用该加载框架结构的硬岩真三轴剪切试验机，能够实现岩石试样在真三向应力条件下的剪切试验，而且采用新的集成式框架结构，增加加载框架刚度，满足针对高压真三轴条件下硬岩剪切试验要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高刚度多轴高应力加载框架装置，包括竖直框架单元、水平框架单元；所述竖直框架单元包括环形框架和环形框架支撑平台，环形框架支撑平台上表面通过螺栓螺接有环形框架；所述水平框架单元包括侧向辅助推拉框架、水平支撑平台和导轨，所述水平支撑平台位于环形框架支撑平台后端，水平支撑平台上对称安装有导轨，且导轨沿水平支撑平台长度方向设置，导轨延伸至环形框架，且末端伸出环形框架设置，所述侧向辅助推拉框架通过滑块和导轨与水平支撑平台滑动安装。

所述环形框架为圆环形，环形框架沿周向均匀开设有四个通孔，分别为环形框架左通孔、环形框架上通孔、环形框架右通孔及环形框架下通孔，环形框架上通孔与环形框架下通孔中心连线垂直于水平面，环形框架左通孔与环形框架右通孔中心连线平行于水平面，所述环形框架上通孔内通过螺钉设置有上法向加载油缸，环形框架下通孔内通过螺钉设置有下法向加载油缸，在下法向加载油缸的端盖和上法向加载油缸的端盖上均安装有位移传感器，环形框架左通孔内通过螺钉设置有左端组合切向加载油缸，环形框架右通孔内通过螺钉设置有右端组合切向加载油缸。