[发明专利]一种刚性真三轴试件弹性盒夹具及岩样位移监测方法

说明书

本申请公开一种刚性真三轴试件弹性盒夹具及岩样位移监测方法，属于岩石力学室内试验技术领域，该夹具主要由6个压板和8个钢板弹簧构成，其整体构成一个弹性的压力盒，该弹性压力盒的一面可以拆卸，大大减少了岩样安装的操作步骤，节省了安装时间，连接压板的弹簧即可以保证夹具的稳固又能在进行岩样真三轴单面卸载试验时不影响岩样其他面的受力状态，保障了试验的准确性。本发明还提供一种采用弹性盒夹具进行岩样位移监测的方法，该方法在弹性盒夹具上加装了6个位移传感器，其中每个轴线方向安装两个位移传感器，可在进行真三轴刚性加载试验的同时对岩样的位移量进行实时监测。

技术领域

本发明涉及岩石力学室内试验技术领域，尤其涉及一种刚性真三轴试件弹性盒夹具及岩样位移监测方法。

背景技术

交通、水利水电、金属矿山、物理地下实验室、国防、油气、核废料地下储库等工程不断进入深部，埋深、地应力日益增大。如今，地下空间开发和利用是城镇化发展的必然要求；向深部发掘资源是实现可持续发展的战略选择；对高放射性废物进行地下深埋，掌握地球深部状态变化，预警自然灾害等具体要求，推动了我国发出“向地球深部进军”号令。然而随着地下开挖，原岩应力重新分布，使岩墙失稳甚至发生岩爆现象，严重影响了施工安全性，因此利用室内物理试验来研究岩爆机制及影响因素对工程设计及施工安全具有重要意义。

国内外众多科研工作者从单轴岩爆试验、双轴岩爆试验、常规三轴岩爆试验、真三轴岩爆试验到单面临空真三轴岩爆试验等方面做了大量的研究。根据不同的试验的加载方式及试验仪器，对岩石试样夹具就会有不同的要求。目前传统的夹具分为刚柔复合加载夹具和刚性加载夹具。刚柔复合加载型夹具试件的刚性加载面由刚性垫块包裹，柔性加载面需要涂抹密封胶，操作过程较为繁琐，密封胶均匀程度也会对试验结果产生一定影响，无法满足六面刚性加载的试验机，无法实现单向或双向主应力快速卸载，无法实现岩爆试验研究；刚性夹具一般为滑动式夹具，其两个滑动块之间相互制约，如果改变其中一个面的受力状态与之相邻的面也会受到影响，对于硬岩真三轴试验及需要真三轴单面卸载条件的相关试验无法满足要求。因此，需要发明一种满足不同条件下的六面刚性加载试验机的试样夹具。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种刚性真三轴试件弹性盒夹具及岩样位移监测方法，该夹具可完全满足刚性真三轴试验机试样的安装要求，且不像传统的两刚一柔互扣式夹具，需要将垫块全部拆卸。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种刚性真三轴试件弹性盒夹具，包括：6个压板和8个钢板弹簧；

所述6个压板构成一个6面体空盒状结构，6面体空盒状结构的每个面分别由一个压板提供，以6面体空盒状结构的中心为坐标原点，与6个面垂直的方向建立空间直角坐标系，X轴方向相对的两个面的压板为压板X-a和压板X-b，Y轴方向相对的两个面的压板为Y-a和压板Y-b，Z轴方向相对的两个面的压板为压板Z-a和压板Z-b；

所述压板X-a和压板X-b远离6面体空盒状结构的一端沿Z轴方向固定连接两个钢板弹簧B，钢板弹簧B的另一端分别与压板Z-a和压板Z-b固定连接；所述压板Y-b远离6面体空盒状结构的一端沿Z轴方向固定连接两个钢板弹簧B，钢板弹簧B的另一端分别与压板Z-A和压板Z-b固定连接；所述压板Y-a沿X轴方向固定连接两个钢板弹簧A，钢板弹簧A的另一端分别与压板X-a和压板X-b固定连接。

所述钢板弹簧A整体呈L状，一端有两个螺孔安装弹簧顶丝，另一端为嵌入式结构也有两个螺孔，用于嵌入压板凹槽固定。

所述钢板弹簧A有两个螺孔的一端通过弹簧顶丝固定在压板Y-a上的顶丝支板上，通过拆卸钢板弹簧A与压板Y-a连接的弹簧顶丝，实现压板Y-a与弹性盒分离。

所述钢板弹簧B整体呈L状，一端有3个螺孔，呈倒三角状排列，靠外侧两个螺孔的部分用于嵌入压板凹槽，另一端有4个螺孔，呈方形矩阵排列，靠外侧两个螺孔部分用于嵌入压板凹槽。