技術領域

本發明涉及巖體力學試驗裝置領域，具體涉及矩形巖體的雙軸壓縮試驗，通過試驗可得到巖體的力學參數，并可直接對巖體破壞和裂紋擴展進行觀察。

背景技術

試驗是研究巖體破壞機理最好的方法之一，觀察到的試驗現象和得到的試驗結果是研究巖體破壞機理的基礎。傳統壓縮試驗儀的缺陷主要表現在：

(1)傳統的單軸壓縮試驗裝置無法添加橫向壓力，三軸壓縮試驗儀則無法針對矩形巖體進行試驗。

(2)利用剪切盒做裂隙巖體的剪切破壞試驗，不易觀察到整個裂隙破壞貫通的演化過程，且這些試驗重點反映剪切荷載的作用效應，對于裂紋長度、裂紋方向、排列方式，以及裂紋狀態(閉合或張開)對壓剪斷裂及其裂紋尖端應力場的影響缺乏深入研究。

(3)市場有特定的雙軸壓縮試驗儀器，比如：BLA雙軸雙向電液伺服多功能試驗機、CSS-283混凝土雙軸徐變試驗機和WAW-C系列微機控制電液伺服萬能試驗機等儀器市場價格均需幾十萬元；造價高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種新型的裂隙巖體雙軸壓縮試驗裝置，克服目前傳統雙軸壓縮試驗裝置構造復雜、使用繁瑣、成本高缺陷，并可直接對巖體破壞和裂紋擴展進行觀察。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

裂隙巖體雙軸壓縮試驗裝置，其特征在于：主要包括剪應力反力架、垂直于剪應力反力架底板的正應力反力架、位于正應力反力架兩側的正應力加固架、垂直于剪應力反力架且可沿垂直方向移動的剪應力加壓桿、垂直于正應力反力架且可沿水平方向移動的的正應力加壓桿和萬向壓頭；其中，正應力反力架和剪應力反力架之間為中空立方體空間；剪應力加壓桿穿過剪應力反力架的上板后伸入空間內、并懸空設置向下萬向壓頭，正應力加壓桿穿過正應力反力架后伸入空間內、并懸空設置垂直朝向空間內側的萬向壓頭；萬向壓頭上均設置定位裝置；兩萬向壓頭之間為用于試樣放置的開放式立方體空間。

所述的剪應力反力架的上板和底板均為矩形，上板長度小于底板；兩側的正應力加固架分別置于上板和底部的同側邊緣之間，呈等腰梯形。

萬向壓頭為矩形塊，矩形塊上表面為中間呈球形凸起的斜面，底面為平面，其中一個側面的定位點固定所述定位裝置。

所述該球形凸起與加壓桿端部的圓槽配合接觸并可在圓槽內轉動調整萬向壓頭朝向。

所述定位裝置為L型折板，L型折板的其中一片固定于萬向壓頭的側面，另一片的底面與萬向壓頭的底面平齊。

剪應力加壓桿的萬向壓頭上設置兩個軸向應變位移定位點，該兩個點以加壓桿的中心呈軸對稱；正應力加壓桿的萬向壓頭上設置兩個橫向應變位移定位點，該兩個點以加壓桿的中心呈軸對稱。

裝置橫向由加壓油缸提供動力經加壓桿傳遞壓力提供圍壓，軸向由壓力機提供壓力，結構簡單，造價低。橫向直接由正應力加壓桿的外端頭與加壓油缸連接；軸向由壓力機與剪應力加壓桿對接。

其中，正應力反力架與正應力加壓桿協同作用，主要在對試樣施加軸向剪應力時，輔助壓力機進行加載。

剪應力反力架與剪應力加壓桿協同作用，主要在對試樣施加橫向正應力時，輔助加壓油缸進行加載。

所述正應力反力架功能是在使用壓力機施加軸向剪應力時為裝置提供軸向反力，所述剪應力反力架功能是在使用加壓油缸施加橫向正應力時為裝置提供橫向反力，所述正應力加固架對正應力反力架進行加固。所述正應力加壓桿傳遞加壓油缸提供的橫向應力，所述剪應力加壓桿傳遞壓力機提供的軸向應力，所述萬向壓頭作用于試樣上的加載面，所述橫向(軸向)應變位移定位點用于確定試樣加載時橫向(軸向)的應變位移。

該裝置能實現橫向和軸向加壓，以達到雙向受荷效果。將矩形體巖塊試樣放置于空間內，通過橫向的加壓油缸加壓，將壓力控制在某一預先設定的壓力值水平；然后將軸向壓頭放置于巖樣頂端，調整輔機裝料系統，使得壓頭頂部的球形凸起恰好位于加壓桿的圓槽中，給巖塊試樣以軸向壓力，最終實現雙向受壓。

本發明的有益效果在于：

(1)適用于矩形體的裂隙巖體試樣加載試驗。

(2)不同于以往巖樣全封閉式加載環境，便于通過高速攝像機觀察裂隙巖體在加載過程中裂紋擴展及巖橋破壞特征。

(3)試驗裝置作用過程中，有兩個對立臨空面，可以根據需要直接在巖石表面貼附應變片等監測手段，更利于分析巖石表明的應力應變規律。

附圖說明：

圖1為本發明一個實施例的試驗裝置結構示意圖(透視圖)

圖2為圖1的主視圖。

圖3為圖1的局部剖視圖(俯視圖)。