详情

原文传递模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法

专利名称：	模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法
摘要：	一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，步骤为：步骤一：改造承压垫块，在承压垫块上加工导向滑槽；步骤二：增设临空面隔油板，在临空面隔油板上加工导向滑轨；步骤三：加工制作岩石试样；步骤四：装夹定位岩石试样；步骤五：对岩石试样涂抹密封胶；步骤六：对密封胶进行烘干；步骤七：安装LVDT位移传感器和临空面隔油板；步骤八：开展真三轴压缩试验。本发明的模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，考虑了地下工程开挖边界岩石受力状态中的单面临空，满足五面加载、两刚一柔的真三轴试验条件，可使获取的地下工程开挖边界岩石强度特征和变形特征更加贴近真实值，为地下工程设计和灾害防控提供设计参数和理论基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	侯朋远;蔡明;张希巍;冯夏庭;李佳伟;韩明迅
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-20T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-25T00:00:00+0800
申请号：	CN202111559050.X
公开号：	CN114235582A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	李梁
分类号：	G01N3/08;G01N3/04;G01N3/06;G01N3/02;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/08;G01N3/04;G01N3/06;G01N3/02
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
主权项：	1.一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：改造承压垫块，在承压垫块上加工导向滑槽；步骤二：增设临空面隔油板，在临空面隔油板上加工导向滑轨；步骤三：加工制作岩石试样；步骤四：装夹定位岩石试样；步骤五：对岩石试样涂抹密封胶；步骤六：对密封胶进行烘干；步骤七：安装LVDT位移传感器和临空面隔油板；步骤八：开展真三轴压缩试验。 2.根据权利要求1所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤一中，将四块承压垫块依次记为第一承压垫块、第二承压垫块、第三承压垫块及第四承压垫块，其中第一承压垫块和第三承压垫块作为最大主应力方向上的承压垫块，第二承压垫块和第四承压垫块作为中间主应力方向上的承压垫块；改造方式为：在位于岩石试样临空侧的第一承压垫块和第三承压垫块外表面加工导向滑槽，且该导向滑槽与最大主应力方向相平行；在位于岩石试样临空侧的第二承压垫块和第四承压垫块外表面加工导向滑槽，且该导向滑槽与中间主应力方向相平行。 3.根据权利要求2所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤二中，临空面隔油板采用矩形结构，在临空面隔油板的中心加工圆孔，在临空面隔油板一侧表面沿圆孔的周向加工四处导向滑轨，其中两处导向滑轨分别与第一承压垫块和第三承压垫块外表面的导向滑槽配合使用，另两处导向滑轨分别与第二承压垫块和第四承压垫块外表面的导向滑槽配合使用。 4.根据权利要求3所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤三中，岩石试样由采集于地下工程开挖边界的岩块制作，采用间隔取样方式在岩块上获取岩石试样，用以降低岩石试样的离散性，并将岩石试样加工成方形；采用游标卡尺对岩石试样的尺寸进行测量，采用电子分析天平对岩石试样的质量进行测量，采用波速测试仪对岩石试样的波速进行测量；选择尺寸、质量、波速相近的岩石试样作为试验用岩样，用以进一步降低岩石试样的离散性。 5.根据权利要求4所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤四中，将改造好的承压垫块与岩石试样进行涂胶前的装夹，装夹岩石试样前，准备一块调整垫板，调整垫板的尺寸与岩石试样的待涂胶表面的尺寸相同，调整垫板的厚度等于承压垫块与岩石试样厚度差值的一半；将调整垫板放置在岩石试样下部，再将岩石试样连同下部的调整垫板送入夹具内进行装夹；首先将四块承压垫块及岩石试样夹紧固定，使四块承压垫块上加工有导向滑槽的表面朝下，再通过锁紧螺栓依次将每两个相邻的承压垫块锁紧，此时岩石试样的上、下表面与承压垫块上、下表面的距离相等；装夹完成后，需在每个阶梯槽内加装密封橡胶条，密封橡胶条的直径大于阶梯槽的槽高，密封橡胶条的长度等于承压垫块的高度。 6.根据权利要求5所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤五中，首先从岩石试样顶端开始涂胶，涂胶范围包括岩石试样裸露在外的全部表面、每个承压垫块的凹槽倒角及阶梯槽内密封橡胶条的全部外表面；然后通过刮板刮平压实密封胶的上表面，且密封胶的上表面与承压垫块的上表面相平齐；松开夹具，将单面涂胶后的岩石试样与承压垫块组合体从夹具中取出，岩石试样未涂胶的裸露面作为临空面。 7.根据权利要求6所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤六中，将单面涂胶后的岩石试样及承压垫块组合体送入恒温箱中烘干，待密封胶全部烘干完毕后取出组合体。 8.根据权利要求7所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤七中，将三套LVDT位移传感器依次记为第一LVDT位移传感器、第二LVDT位移传感器及第三LVDT位移传感器；将第一LVDT位移传感器安装到第一承压垫块与第三承压垫块之间，且第一LVDT位移传感器与最大主应力方向相平行；将第二LVDT位移传感器安装到第二承压垫块和第四承压垫块之间，且第二LVDT位移传感器与中间主应力方向相平行；将临空面隔油板安装到单面涂胶后的岩石试样与承压垫块组合体的临空面所在侧，保证四处导向滑轨准确嵌合在与之对应的导向滑槽内；将第三LVDT位移传感器一端通过转接架与岩石试样的涂胶面相连，将第三LVDT位移传感器通过转接架并密封穿过临空面隔油板中心处的圆孔与岩石试样的临空面相连。 9.根据权利要求8所述的一种模拟地下工程开挖边界岩石受力状态的真三轴试验方法，其特征在于：在步骤八中，将安装好LVDT位移传感器、临空面隔油板的岩石试样与承压垫块组合体送入真三轴压力室内；使第一承压垫块1朝上且第三承压垫块朝下，使第二承压垫块朝左且第四承压垫块朝右，使岩石试样的涂胶面超前；将LVDT位移传感器接入真三轴试验机；封闭真三轴压力室并完成充油；在竖直轴向上施加最大主应力，在水平轴向施加中间主应力，在水平法向施加最小主应力，且最小主应力仅作用在岩石试样的涂胶面，岩石试样在临空面一侧的最小主应力被施加在临空面隔油板上，最终使岩石试样达到五面加载、两刚一柔的真三轴试验条件，在此试验条件下直至岩石试样破坏。
所属类别：	发明专利