拉压环剪渗流试验仪和拉压环剪渗流试验系统技术方案

本发明专利技术提供的拉压环剪渗流试验仪和拉压环剪渗流试验系统，涉及力学试验装置技术领域。该拉压环剪渗流试验仪通过将轴向活塞杆与上剪切盒连接，将扭矩传力轴与下剪切盒连接，在轴向活塞杆上设置轴力传感器，在扭矩传力轴上设置扭矩传感器，并且在上剪切盒上固定连接有传力板，传力板可以传递施加扭矩的反力，保持上剪切盒的稳定。通过设置渗流结构，可以实现径向和环向渗流试验。该拉压环剪渗流试验仪实现了轴向荷载与扭矩的独立与耦合施加，保证试验加载过程中试验装置的稳定性及荷载施加的平稳性。本发明专利技术提供的拉压环剪渗流试验系统，包括伺服泵和上述的拉压环剪渗流试验仪，控制精确，误差小，稳定性好。

Tension and compression ring shear seepage tester and tension and compression ring shear seepage test system

The invention provides a tension and pressure ring shear seepage tester and a tension and pressure ring shear seepage test system, relating to the technical field of mechanical test devices. The tension ring shear seepage tester by axial piston rod and the upper shear box is connected, the torque transmission shaft and the lower shear box connection, set the axis force sensor in axial piston rod, set torque sensor in the torque transmission shaft, and the upper shear box is fixedly connected with a force plate,. Force plate can transfer force torque, keep the stability of shear box. By setting up the seepage structure, the radial and circumferential seepage tests can be carried out. The tension and compression ring shear seepage test instrument realizes the independent and coupling application of axial load and torque to ensure the stability of the test device and the stability of load applied during the loading process. The invention provides a tension and pressure ring shear seepage test system, which comprises a servo pump and the tension and compression ring shear flow test instrument. The utility model has the advantages of accurate control, little error and good stability.

【技术实现步骤摘要】
拉压环剪渗流试验仪和拉压环剪渗流试验系统
本专利技术涉及力学试验装置
，具体而言，涉及一种拉压环剪渗流试验仪和拉压环剪渗流试验系统。
技术介绍
岩石的抗剪强度是评价岩石力学性质的重要指标之一，准确的获取强度参数对岩体工程具有重要的实际意义。现阶段，岩石抗剪强度主要通过室内试验获取，主要试验类型有：常规三轴试验、直接剪切试验及楔形剪切试验等。分析现有的试验实现方式，岩石在受剪过程中剪切面上受力不均匀，且变形具有延迟性，不能准确反映岩石的剪切强度。在岩石拉压环剪试验仪工作过程中，施加轴力过程和扭矩的过程会相互干扰，导致施加在空心岩样上的力精度和可靠性降低，对于试验结果的获取具有较大的误差。有鉴于此，设计制造出一种拉压环剪渗流试验仪，能同时完成轴向拉压试验、环剪试验以及渗流试验，既可以独立施加轴向载荷、环剪扭矩，互不干扰，也可以实现相互耦合的试验是目前力学试验装置
中急需改善的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种拉压环剪渗流试验仪，用于岩石的拉压环剪渗流试验。该拉压环剪渗流试验仪通过采用环形试样，通过施加扭力的方式，使得岩石在剪切面上均匀受力且变形均匀；同时，可以施加轴向拉、压力，实现岩石拉、压、环剪、渗流及相互耦合的试验，对准确获取岩石抗剪强度、残余强度及变形，改进和完善岩石的本构关系，具有重要意义。本专利技术的目的还在于提供一种拉压环剪渗流试验系统，包括伺服泵、液压缸和上述的拉压环剪渗流试验仪，该拉压环剪渗流试验系统控制精准，误差小，可以施加轴向拉、压力，实现岩石拉、压、环剪、渗流及相互耦合的试验，功能完善。本专利技术改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。本专利技术提供的一种拉压环剪渗流试验仪，所述拉压环剪渗流试验仪包括第一框架、第二框架、第一底板、第二底板、轴向活塞杆、扭矩传力轴、轴力传感器、扭矩传感器、上剪切盒、下剪切盒和渗流结构。所述第一框架固定连接于所述第一底板，所述第二框架固定连接于所述第二底板，所述第一框架位于所述第一底板和所述第二底板之间，所述第二框架位于所述第二底板远离所述第一底板的一侧。所述上剪切盒与所述下剪切盒位于所述第二框架内，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间固设有试样，且所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述试样位于同一轴线上。所述扭矩传感器设于所述扭矩传力轴上。所述扭矩传力轴的一端固定连接在所述第一底板上，另一端穿过所述第二底板与所述下剪切盒固定连接，用于将扭矩传递至所述试样。所述轴力传感器设于所述轴向活塞杆上，所述轴向活塞杆与所述上剪切盒固定连接，用于为所述试样施加轴向荷载。所述渗流结构包括环向渗流结构和径向渗流结构，所述环向渗流结构用于执行环向渗流试验，所述径向渗流结构用于执行径向渗流试验。进一步地，所述第一框架内设有千斤顶，所述千斤顶固定连接于所述第一框架的两侧，用于为所述扭矩传力轴施加扭矩。进一步地，所述第一框架内设有多个支撑杆，所述支撑杆的两端分别固定在所述第一框架的两侧，用于稳定所述拉压环剪渗流试验仪。进一步地，所述第二框架内设有传力板，所述传力板与所述上剪切盒固定连接，所述传力板的两端分别与所述第二框架连接，且可沿所述第二框架的内壁滑动，所述传力板用于传递施加扭矩的反力，保持所述上剪切盒的稳定。进一步地，所述第二框架的内侧壁设有直线导轨，所述直线导轨上安装有与所述直线导轨可相对滑动的滑块，所述传力板与所述滑块固定连接，可沿所述直线导轨滑动。进一步地，所述第一底板、所述第二底板、所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述传力板、所述轴向活塞杆的两端面及所述扭矩传力轴的两端面两两相互平行。进一步地，所述千斤顶与所述扭矩传感器相互平行安装，且所述千斤顶、所述扭矩传感器均与所述第一框架的侧壁垂直。所述直线导轨与所述第二框架的侧壁相互平行，所述直线导轨与所述第二底板相互垂直。进一步地，所述径向渗流结构包括密封套筒、第一进水通道、第一排气通道、第二进水通道和第二排气通道。所述密封套筒分别与所述上剪切盒、所述下剪切盒固定连接，所述密封套筒与所述上剪切盒、所述下剪切盒之间分别设有密封圈。所述第一进水通道设于所述下剪切盒，所述第一排气通道设于所述上剪切盒，所述第一进水通道与所述第一排气通道经过所述试样的中空部分连通，形成内部渗流通道。所述第二进水通道设于所述下剪切盒、并位于所述试样的外侧，所述第二排气通道设于所述上剪切盒、并位于所述试样的外侧，所述第二进水通道与所述第二排气通道连通，形成外部渗流通道。进一步地，所述环向渗流结构包括密封套筒、第三进水通道和第三排水通道。所述密封套筒分别与所述上剪切盒、所述下剪切盒固定连接，所述密封套筒与所述上剪切盒、所述下剪切盒之间分别设有密封圈。所述第三进水通道设于所述下剪切盒，所述第三排水通道设于所述上剪切盒，所述试样上开设有连通所述第三进水通道与所述第三排水通道的流道，形成环向渗流通道。本专利技术提供的一种拉压环剪渗流试验系统，包括伺服泵、液压缸和上述的拉压环剪渗流试验仪，所述轴向活塞杆设于所述液压缸内，所述伺服泵与所述液压缸连接，用于控制所述轴向活塞杆的移动。本专利技术提供的拉压环剪渗流试验仪和拉压环剪试验系统具有以下几个方面的有益效果：本专利技术提供的拉压环剪渗流试验仪，通过将轴向活塞杆与上剪切盒连接，将扭矩传力轴与下剪切盒连接，在轴向活塞杆上设置轴力传感器，在扭矩传力轴上设置扭矩传感器，通过设置渗流结构，可以实现径向和环向渗流试验。该拉压环剪渗流试验仪实现了轴向荷载与扭矩的独立与耦合施加，保证试验加载过程中试验装置的稳定及荷载施加的平稳。结构简单、操控方便，适合各种形状的岩石力学试验，对研究岩石的各项力学性能具有重要意义。本专利技术提供的拉压环剪渗流试验系统，包括伺服泵、液压缸和上述的拉压环剪渗流试验仪，控制精确，误差小，稳定性好。该拉压环剪渗流试验系统可用于研究岩石的抗剪切强度、残余强度及完善岩石强度模型，全面分析岩石力学性质，具有极大的推广应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术具体实施例提供的拉压环剪渗流试验仪的一种视角的结构示意图；图2为本专利技术具体实施例提供的拉压环剪渗流试验仪的另一种视角的结构示意图；图3为本专利技术具体实施例提供的拉压环剪渗流试验仪的径向渗流结构的一种视角的结构示意图；图4为本专利技术具体实施例提供的拉压环剪渗流试验仪的径向渗流结构的另一种视角的结构示意图；图5为本专利技术具体实施例提供的拉压环剪渗流试验仪的环向渗流结构的一种视角的结构示意图。图标：100-拉压环剪渗流试验仪；101-上剪切盒；103-下剪切盒；105-试样；110-第一框架；111-第一底板；113-第一侧板；120-扭矩传力轴；121-扭矩传感器；123-千斤顶；125-支撑杆；130-第二框架；131-第二底板；133-第二侧板；1331-安装部；135-盖板；140-轴向活塞杆；141-轴力传感器；143-传力板；145-直线导轨；147-滑块；150-密封套筒；151-第一进水通道；153-第一排气通道；155-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉压环剪渗流试验仪，其特征在于，所述拉压环剪渗流试验仪包括第一框架、第二框架、第一底板、第二底板、轴向活塞杆、扭矩传力轴、轴力传感器、扭矩传感器、上剪切盒、下剪切盒和渗流结构；所述第一框架固定连接于所述第一底板，所述第二框架固定连接于所述第二底板，所述第一框架位于所述第一底板和所述第二底板之间，所述第二框架位于所述第二底板远离所述第一底板的一侧；所述上剪切盒与所述下剪切盒位于所述第二框架内，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间固设有试样，且所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述试样位于同一轴线上；所述扭矩传感器设于所述扭矩传力轴上；所述扭矩传力轴的一端固定连接在所述第一底板上，另一端穿过所述第二底板与所述下剪切盒固定连接，用于将扭矩传递至所述试样；所述轴力传感器设于所述轴向活塞杆上，所述轴向活塞杆与所述上剪切盒固定连接，用于为所述试样施加轴向荷载；所述渗流结构包括环向渗流结构和径向渗流结构，所述环向渗流结构用于执行环向渗流试验，所述径向渗流结构用于执行径向渗流试验。

【技术特征摘要】
1.一种拉压环剪渗流试验仪，其特征在于，所述拉压环剪渗流试验仪包括第一框架、第二框架、第一底板、第二底板、轴向活塞杆、扭矩传力轴、轴力传感器、扭矩传感器、上剪切盒、下剪切盒和渗流结构；所述第一框架固定连接于所述第一底板，所述第二框架固定连接于所述第二底板，所述第一框架位于所述第一底板和所述第二底板之间，所述第二框架位于所述第二底板远离所述第一底板的一侧；所述上剪切盒与所述下剪切盒位于所述第二框架内，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间固设有试样，且所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述试样位于同一轴线上；所述扭矩传感器设于所述扭矩传力轴上；所述扭矩传力轴的一端固定连接在所述第一底板上，另一端穿过所述第二底板与所述下剪切盒固定连接，用于将扭矩传递至所述试样；所述轴力传感器设于所述轴向活塞杆上，所述轴向活塞杆与所述上剪切盒固定连接，用于为所述试样施加轴向荷载；所述渗流结构包括环向渗流结构和径向渗流结构，所述环向渗流结构用于执行环向渗流试验，所述径向渗流结构用于执行径向渗流试验。2.根据权利要求1所述的拉压环剪渗流试验仪，其特征在于，所述第一框架内设有千斤顶，所述千斤顶固定连接于所述第一框架的两侧，用于为所述扭矩传力轴施加扭矩。3.根据权利要求1所述的拉压环剪渗流试验仪，其特征在于，所述第一框架内设有多个支撑杆，所述支撑杆的两端分别固定在所述第一框架的两侧，用于稳定所述拉压环剪渗流试验仪。4.根据权利要求2所述的拉压环剪渗流试验仪，其特征在于，所述第二框架内设有传力板，所述传力板与所述上剪切盒固定连接，所述传力板的两端分别与所述第二框架连接，且可沿所述第二框架的内壁滑动，所述传力板用于传递施加扭矩的反力，保持所述上剪切盒的稳定。5.根据权利要求4所述的拉压环剪渗流试验仪，其特征在于，所述第二框架的内侧壁设有直线导轨，所述直线导轨上安装有与所述直线导轨可相对滑动的滑块，所述传力板与所述滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，姜玥，卢景景，张传庆，胡大伟，高阳，陈珺，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42