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原文传递一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法

专利名称：	一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法
摘要：	本发明涉及岩石动力学实验领域，具体为一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法，拟解决岩石落锤冲击试验中因难以施加围压不能真实模拟岩石所处三向受力状态造成的试验结果不能如实反映岩石动力学特性的问题。所述实验装置包括x向围压加载装置、y向围压加载装置及z向围压加载装置，x方向、y方向利用弹簧弹性变形对岩石试样施加围压，z方向利用液压千斤顶对岩石试样围压。本发明提供的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置可在x方向、y方向及z方向产生精确、均匀且互不干扰的围压，可准确模拟工程岩体真实受力工况，同时试样拆卸方便，易于维护，能有效提高岩石动力学实验精度，缩小实验规模。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	胡建华;丁啸天;罗周全;温观平;匡也;周坦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910664201.4
公开号：	CN110487647A
代理机构：	长沙新裕知识产权代理有限公司
代理人：	方晖
分类号：	G01N3/30(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：包括x向围压加载装置、y向围压加载装置和z向围压加载装置；所述x向围压加载装置包括由x向内钢板、x向外钢板、x向固定支架组成的x向试样约束装置，以及由螺母、弹簧、螺杆和滑轨组成的x向围压施加装置；所述x向固定支架与滑轨采用螺栓固定于实验台上，x向内钢板布置于滑轨上并可沿x轴方向滑动，所述弹簧一端焊接在x向外钢板上，x向固定支架与x向内钢板、x向外钢板上设置相对应的钻孔，所述螺杆穿过所述钻孔，并在螺杆两端拧上螺母，即安装完毕，实验时，通过旋紧螺杆上螺母，来控制弹簧压缩位移，再根据胡克定律，确定x方向围压值；所述y向围压加载装置包括由y向内钢板、y向外钢板、y向固定支架组成的y方向试样约束装置，以及由螺母、弹簧、螺杆和滑轨组成的y方向围压施加装置，所述y方向围压加载装置安装方法与x方向围压加载装置相同，实验时，同样通过拧动螺杆上螺母，从而压缩弹簧，产生y方向围压；所述z向围压加载装置包括上部垫板、下层垫板、轴向加载千斤顶和底层基座，所述底层基座置于实验台上，轴向加载千斤顶布置于底层基座上，在轴向加载千斤顶上部布置下层垫板，上接岩石试样，在岩石试样上部布置上层垫板，用于传递冲击力矩与约束试样z方向位移，实验时，通过千斤顶的升降，来施加z向围压。 2.根据权利要求1所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：所述x向固定支架上设置四个钻孔，上部左右钻孔和下部左右钻孔，所述x向外钢板上设置相对应的四个钻孔，所述x向内钢板上仅设置相对应的下部两个钻孔，x向上部螺杆不穿过所述x向内钢板。 3.根据权利要求2所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：所述y向固定支架上设置四个钻孔，上部左右钻孔和下部左右钻孔，所述y向外钢板上设置相对应的四个钻孔，所述y向内钢板上仅设置相对应的下部两个钻孔，并在上部设置左右两个半孔，以为y向上部螺杆提供空间，便于上部螺杆穿过。 4.根据权利要求3所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：为对上层垫板产生z方向约束，所述x向内钢板、x向固定支架、y向内钢板、y向固定支架上均设置有条状凸起，并且条状凸起两端边缘做倒角处理，倒角角度为45°。 5.根据权利要求4所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：所述y向固定支架上设置的条状凸起与上部左右钻孔重合处，条状凸起经切削，做下凹处理；所述y向内钢板上的条状凸起与上部左右半孔重合处，条状凸起经切削，做下凹处理。 6.根据权利要求1所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：为使x方向与y方向围压施加均匀，旋紧螺母时，应采用少量多次的方式旋转至预定位置，避免因内钢板过大弯矩而造成试样破坏。 7.根据权利要求1所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：所述x向内钢板、x向外钢板、x向固定支架、y向内钢板、y向外钢板、y向固定支架上的钻孔位置应距各自边缘30mm以上，以避免实验时产生钢板弯曲，影响实验结果。 8.根据权利要求1所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：为避免所述x向固定支架、y向固定支架产生弯曲，所述x向固定支架、y向固定支架厚度应大于所述x向内钢板、x向外钢板、y向内钢板、y向外钢板。 9.根据权利要求1所述的一种简易式落锤冲击试验围压加载装置，其特征在于：为使得加工简便，所述x向内钢板、x向外钢板、y向内钢板、y向外钢板可采用同厚度钢板制作。 10.根据权利要求1-9任一项所述的简易式落锤冲击试验围压加载装置的实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： ①将所述y向固定支架、x向固定支架、底层基座与滑轨固定于实验台上，y向固定支架、x向固定支架以实验台中心为基点呈垂直布置，底层基座中心与实验台中心重合，x方向与y方向各布置两条导轨，各结构均采用螺栓固定，千斤顶轴线中心与实验台中心重合，安置在底层基座上，x向外钢板与y向外钢板一面焊接弹簧； ②按照实验要求，浇筑或加工实验所需的岩石试件，使岩石试样尺寸满足实验设备的尺寸要求； ③将岩石试样安置在下层垫板上，在岩石试样上方设置上层垫板，启动千斤顶，使上层垫板边缘移动至y向固定支架与x向固定支架条状凸起下缘； ④将x向内钢板与y向内钢板分别安装在x向滑轨与y向滑轨上，并移动至岩石试样边缘； ⑤将螺杆穿过y向固定支架与x向固定支架上的钻孔，再将x向外钢板与y向外钢板分别安置在x向螺杆与y向螺杆另一侧，螺杆两端拧上螺母； ⑥旋动x向螺杆上固定于x向外钢板的螺母，使岩石试样x向围压达到预定值，再旋动y向螺杆上固定于y向外钢板的螺母，使岩石试样y向围压达到预定值，最后启动千斤顶，使z向围压到达预定值，围压施加即为完毕； ⑦实验完成后，反向旋下x向螺杆固定于x向固定钢板上的螺母，然后整体移动x向内钢板与x向外钢板，再反向旋下y向螺杆固定于y向固定钢板上的螺母，然后整体移动y向内钢板与y向外钢板，即将岩石试样卸下，即实验完毕； ⑧进行下一岩石试样实验时，重复步骤②至步骤⑦。
所属类别：	发明专利