[发明专利]一种非均匀约束加载实验装置及方法

权利要求书

1.一种非均匀约束加载实验装置，其特征在于，包括：实验台、导轨滑台及加载组件，所述实验台为四方形箱体结构，在所述实验台的底座上表面中心设有用于安装试件的安装部，所述加载组件包括顶部加压机构、侧部加压机构及夹持机构，所述箱体结构内、位于顶部设有所述顶部加压机构，所述箱体结构内、位于四周内壁上设有所述侧部加压机构；

所述导轨滑台包括水平平行设置的上导轨及下导轨，所述上导轨两端连接于所述箱体结构的内壁上，所述下导轨设于所述底座上；

所述夹持机构设于所述安装部四周，所述夹持机构包括纵向滑板、弹性机构及夹持垫板，所述纵向滑板两端设于所述上导轨与下导轨中，所述纵向滑板与箱体结构内壁之间设有所述侧部加压机构，所述侧部加压机构的自由端固定连接于所述纵向滑板上，所述夹持垫板连接于所述底座上，且所述夹持垫板与所述纵向滑板平行设置，所述纵向滑板与夹持垫板之间设有所述弹性机构；

所述弹性机构包括多排弹性件，多排所述弹性件之间横向平行设置，每排弹性件的弹性系数不同，所述弹性件的弹性系数从上到下依次增大。

2.根据权利要求1所述的加载实验装置，其特征在于，所述夹持机构还包括滑动垫板及调节螺栓，所述滑动垫板两端设于所述上导轨与下导轨中，所述滑动垫板位于所述纵向滑板与夹持垫板之间，所述弹性机构设于所述滑动垫板与纵向滑板之间，所述调节螺栓一端设于所述滑动垫板上，另一端与所述夹持垫板螺纹传动连接，通过拧动所述调节螺栓使所述滑动垫板滑动，改变滑动垫板与纵向滑板之间的间距以调节弹性件压缩量。

3.根据权利要求1或2所述的加载实验装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

4.根据权利要求2所述的加载实验装置，其特征在于，所述顶部加压机构与侧部加压机构分别包括：液压固定座、液压伸缩缸及压头，所述液压固定座连接于箱体结构上，所述液压伸缩缸一端设于所述液压固定座中，且所述液压固定座与所述液压伸缩缸通过液压油连通，所述压头设于所述液压伸缩缸的另一端。

5.根据权利要求2所述的加载实验装置，其特征在于，所述实验台的底座与四方形箱体结构分体设置，所述实验台的底座设于所述箱体结构的底部。

6.一种非均匀约束加载实验方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一所述的加载实验装置开展，包括步骤：

将岩石试件安装于实验台底座上，调整校准实验台的水平度，使岩石试件与实验台底座的平整接触，以保证加载的稳定性；

根据预定实验需求，利用顶部和侧部加压机构对夹持机构加压；

侧部加压机构施加的作用力通过所述弹性机构作用于夹持垫板上，并进一步加载于岩石试件上；

利用所述弹性机构在竖向不同排上的弹性件的弹性系数不同，当侧部加压机构施加作用力时，竖向不同层上经过弹性件加载于岩石试件上的作用力不同，以实现对岩石试件的非均布约束加载。

7.根据权利要求6所述的加载实验方法，其特征在于，所述利用顶部和侧部加压机构对夹持机构加压包括：对侧部施加的压力进行调节。

8.根据权利要求7所述的加载实验方法，其特征在于，基于权利要求4所述的加载实验装置开展，所述对侧部施加的压力进行调节包括：

通过对加压机构的液压伸缩缸的伸缩量进行调节，对加压机构自身进行加压量初步调节；

通过顺时针或逆时针拧动所述调节螺栓，对加载于岩石试件上的作用力微调。

9.根据权利要求8所述的加载实验方法，其特征在于，所述通过顺时针或逆时针拧动所述调节螺栓，对加载于岩石试件上的作用力微调包括：

顺时针或者逆时针拧动调节螺栓，滑动垫板沿导轨组件在夹持垫板与纵向滑板之间移动；

随着滑动垫板的移动，滑动垫板与纵向滑板之间的间距变化；

滑动垫板与纵向滑板之间的间距变化使设于滑动垫板与纵向滑板之间的弹性件的压缩量改变；

弹性件的压缩量改变使施加的作用力通过弹性件加载于岩石试件上的作用力改变，以实现对施加的压力调节。