[实用新型]三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置

说明书

三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，包括刚性架，刚性架上设有辅助纵向加载机构、辅助升降平台、辅助水平加载机构；辅助纵向加载机构包括设置在刚性架顶部的顶部传力杆，顶部传力杆上端与竖向加载端连接，顶部传力杆下端与加载头连接；辅助升降平台包括底板，底板下端与加载平台连接，底板上端设有加载平台支撑，加载平台通过加载平台支撑调节高度；辅助水平加载机构包括设置在刚性架侧面两水平方向的滑动板，滑动板通过加载杆与加载头连接；滑动板外围通过常规岩石三轴仪中的液压施压并推动加载头对碎石单颗粒两水平方向施加刚性荷载。本实用新型提供的三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，可实现复杂形状碎石单颗粒强度测试。

技术领域

本实用新型涉及碎石材料的强度测试装置，尤其是三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，应用于水利工程、岩土工程中碎石材料的三向加载条件下的单颗粒强度测试，可以在更真实的三向刚性受荷条件下，对复杂形状堆石料单颗粒的强度、模量等进行测试研究。

背景技术

我国拥有丰富的水电资源，为此建造了大量的大坝。其中土石坝由于筑坝材料就地选取，造价较低，结构简单和适用性强等优点，在我国大量使用，占比高达67%。然而随着土石坝坝高的增加，坝体内堆石颗粒受力不断加大，超过颗粒自身强度后，就会发生颗粒的破碎和重组，引起堆石体的沉降和体积变形，进而引起坝体堆石料和混凝土面板间的变形协调性差，导致面板发生脱空、裂缝、挤碎以及止水破坏，从而严重影响大坝的防渗安全和长期运维。

然而，目前已有的单颗粒强度测试都是针对单向加载条件下的颗粒破碎，即水平方向无约束力作用，与实际大坝中碎石单颗粒的受荷特征明显不符。另外，已有的岩石真三轴设备只能测试形状规则的岩石试样，这与实际大坝中碎石单颗粒复杂形状不符。因此基于常规岩石三轴仪，研制一套可在三向刚性受荷条件下，测试复杂形状单颗粒强度的试验装置非常重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，将常规岩石三轴仪中液相围压转化为施加在单颗粒上的刚性荷载，顶部荷载传递至单颗粒上，进而实现三向刚性加载条件下的复杂形状碎石单颗粒强度测试，实现已有设备的二次开发利用。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，包括刚性架，刚性架顶部设有辅助纵向加载机构、底部设有辅助升降平台，刚性架侧面设有辅助水平加载机构；

辅助纵向加载机构包括设置在刚性架顶部的顶部传力杆，顶部传力杆上端与常规岩石三轴仪中竖向加载端连接，顶部传力杆下端与加载头连接，加载头用于对碎石单颗粒施加纵向荷载；

辅助升降平台包括设置在刚性架底部的底板，底板下端与常规岩石三轴仪底部加载平台连接，底板上端设有加载平台支撑，加载平台通过加载平台支撑调节高度并对碎石单颗粒进行支撑；

辅助水平加载机构包括设置在刚性架侧面两水平方向的滑动板，滑动板通过加载杆与加载头连接，加载头与碎石单颗粒水平接触；滑动板外围通过常规岩石三轴仪中的液压施压并推动加载头对碎石单颗粒两水平方向施加刚性荷载。

所述刚性架上端通过螺栓可拆卸安装有中空顶板，顶部传力杆自由穿过中空顶板。

所述加载平台整体为T形结构，加载平台与底板上端的中空套筒滑动配合并可上下移动。

所述滑动板通过凸块滑动设置在刚性架上对应的凹槽内，凹槽中含润滑钢球。

两水平方向的滑动板的面积不同。

所述加载平台支撑为活动结构且设置有多种规格。

所述加载平台支撑包括分布在加载平台左右的正旋螺杆、反旋螺杆，其中，正旋螺杆与底板固定连接，反旋螺杆与支承板固定连接，正旋螺杆、反旋螺杆相对一端与螺纹套螺纹连接。

两螺纹套上均固定有链轮，两链轮上饶有链条。