THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种颗粒间粘结强度测试装置，属于岩土工程试验装置技术领域，包括承载框架；承载框架内设有环境箱，环境箱内设有用于装载粘结颗粒试样的试样装载装置；承载框架上设有加载装置，所述加载装置用于为所述粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力；所述环境箱设有恒温系统，用于为所述环境箱内提供所述粘结颗粒试样所需的温度环境。本发明专利技术将计算机控制系统、加载装置、恒温系统和试验环境箱整合，可测试颗粒粘结间的抗拉、抗压以及抗剪切性能，保证试验的完整性；可有效模拟现实环境中岩体所处的流

【技术实现步骤摘要】
THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置


[0001]本专利技术涉及岩土工程试验装置
，具体涉及一种THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置。

技术介绍

[0002]隧道建设等地下工程不同于地面工程，它位于地下岩体的环境之中，应力环境复杂，施工难度大，极易发生工程地质灾害。因此，探究岩体的力学特性、本构关系和变形机制对于地下工程安全施工十分重要。
[0003]离散单元法属于非连续介质分析方法，可有效模拟岩石的开裂和破坏，其基本原理是将岩石离散为细小的颗粒，颗粒之间通过粘结来传递力和力矩，通过每时步各个颗粒的受力和运动方程得到岩石的整体受力和运动情况。岩石的宏观力学特性是通过颗粒和粘结的微观机理决定的。
[0004]目前，使用离散元方法时，设置合适的细观参数才能反映出岩石的真实宏观特性，细观参数的标定多采用试错法，通过多次更改细观参数进行模拟，通过模拟结果得到的宏观参数与物理试验结果进行对比，确定细观参数组合，此种方式耗费大量时间，缺乏准确的规律可循，测试结果准确性差。因此，从微观角度上研究颗粒之间粘结的力学特性和变形机理，有利于更准确的模拟岩石，从根本上获取粘结的力学机理。
[0005]现有传统的一些成样及强度测试辅助加载装置，其通过室内试验测试颗粒粘结间的微观强度研究荷载对粘结的影响，用理想状态下的细长圆柱体棒和半球体代替颗粒，通过胶结剂代替颗粒之间的粘结。首先，理想状态有一定的局限性，真实岩土体赋存环境复杂多变，经常处于海水侵蚀及高地温的极端环境中，其强度和变形特性受到一定的影响，设置化学侵蚀及高温环境有一定的困难；颗粒粘结室内试验多借助岩石双轴加载仪，利用辅助加载装置进行加载，而由于颗粒和粘结尺寸较小，加载精度十分重要，借助宏观仪器测试微观试件存在一定的准确性误差，同时，辅助加载装置增加了试验的复杂程度，耗费时间。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可实现流
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固
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化
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热多场耦合作用下的抗拉强度、抗压强度以及抗剪切强度测试的THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置，包括：
[0009]承载框架；
[0010]所述承载框架内设有环境箱，所述环境箱内设有用于装载粘结颗粒试样的试样装载装置；所述环境箱用于为粘结颗粒试样提供所需的液体环境；
[0011]所述承载框架上设有加载装置，所述加载装置用于为所述粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力；
[0012]所述环境箱设有恒温系统，用于为所述环境箱内提供所述粘结颗粒试样所需的温度环境。
[0013]优选的，所述试样装载装置包括与所述环境箱的底部连接的下试样盒，以及与所述加载装置连接的上试样盒；所述下试样盒用于装载粘结颗粒试样的第一模拟颗粒，所述上试样盒用于装载粘结颗粒试样的第二模拟颗粒；所述第一模拟颗粒与所述第二模拟颗粒间相互粘结。
[0014]优选的，所述加载装置包括与一端与所述试样装载装置连接的升降机构，以及与所述升降机构的另一端连接的平移机构。
[0015]优选的，所述平移机构包括可在所述承载框架的顶部滑动的连接块，所述连接块连接所述升降机构；所述连接块的一端连接伸缩机构，所述伸缩机构固定在所述承载框架上。
[0016]优选的，所述伸缩机构包括液压缸，所述液压缸固定在固定支架上，所述固定支架固定在所述承载框架上；所述液压缸的伸缩端连接所述连接块，所述连接块的底部设有滚轮，所述承载框架的顶部设有滑槽，所述滚轮可沿所述滑槽滚动。
[0017]优选的，所述连接块连接有固定块，所述固定块的一端伸入所述承载框架内与所述升降机构的所述另一端连接。
[0018]优选的，所述恒温系统包括设于所述环境箱的侧壁内部的加热丝，以及与所述加热丝连接的温度控制器，所述温度控制器连接温度传感器，所述温度传感器设于所述环境箱上。
[0019]优选的，所述承载框架的内部设有固定承台，所述下试样盒固定在所述固定承台上。
[0020]优选的，所述环境箱通过管道连通加压水泵，所述加压水泵连通储水箱。
[0021]优选的，所述加载装置、所述恒温系统、所述加压水泵均连接计算机控制系统。
[0022]本专利技术有益效果：适用于测试颗粒粘结强度细观试验，为岩石颗粒细观力学机理的研究提供试验手段；将控制系统、加载装置、恒温系统和环境箱整合，保证试验的完整性；可有效模拟现实环境中岩体所处的流
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固
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化
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热多场耦合环境，模拟高温下流动的腐蚀性液体环境，克服了腐蚀环境对于加载装置的损耗问题，解决了液体环境的密封性问题；通过调整上下试样盒间距，可测试不同粘结厚度的试样强度；通过水泵用纯净水清洗加载箱，并排出清洁水，清洗方便。
[0023]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例所述的THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置结构图；
[0026]图2为本专利技术实施例所述的承载框架的俯视结构图；
[0027]图3为本专利技术实施例所述的环境箱结构图；
[0028]图4为图3中A
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A向截面图。
[0029]图5为图3中B
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B向截面图。
[0030]图6为本专利技术实施例所述的抗拉强度试验加载示意图。
[0031]图7为本专利技术实施例所述的抗压强度试验加载示意图。
[0032]图8为本专利技术实施例所述的抗剪切强度试验加载示意图。
[0033]其中：1
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承载框架；2
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环境箱；3
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下试样盒；4
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上试样盒；5
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第一模拟颗粒；6
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第二模拟颗粒；7
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连接块；8
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液压缸；9
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固定支架；10
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滚轮；11
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滑槽；12
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固定块；13
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加热丝；14
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温度控制器；15
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温度传感器；16
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固定承台；17
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管道；18
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加压水泵；19
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储水箱；20
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颗粒间粘结强度测试装置，其特征在于，包括：承载框架(1)；所述承载框架(1)内设有环境箱(2)，所述环境箱(2)内设有用于装载粘结颗粒试样的试样装载装置；所述环境箱(2)用于为粘结颗粒试样提供所需的液体环境；所述承载框架(1)上设有加载装置，所述加载装置用于为所述粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力；所述环境箱设有恒温系统，用于为所述环境箱(2)内提供所述粘结颗粒试样所需的温度环境。2.根据权利要求1所述的颗粒间粘结强度测试装置，其特征在于，所述试样装载装置包括与所述环境箱(2)的底部连接的下试样盒(3)，以及与所述加载装置连接的上试样盒(4)；所述下试样盒(3)用于装载粘结颗粒试样的第一模拟颗粒(5)，所述上试样盒(4)用于装载粘结颗粒试样的第二模拟颗粒(6)；所述第一模拟颗粒(5)与所述第二模拟颗粒(6)间相互粘结。3.根据权利要求2所述的颗粒间粘结强度测试装置，其特征在于，所述加载装置包括一端与所述试样装载装置的上试样盒(4)连接的升降机构，以及与所述升降机构的另一端连接的平移机构。4.根据权利要求3所述的颗粒间粘结强度测试装置，其特征在于，所述平移机构包括可在所述承载框架(1)的顶部滑动的连接块(7)，所述连接块(7)连接所述升降机构；所述连接块(7)的一端连接伸缩机构，所述伸缩机构固定在所述承载框架(1)上。5.根据权利要求4所述的颗粒间粘结强度测试装置，其特征在于，所述伸缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宗青，孙基伟，商成顺，李利平，白松松，刘洪亮，厉明浩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：