【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩体力学加载领域，具体涉及一种三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置。
技术介绍
1、随着国家重点工程向西部迈进，越来越多的工程活动不得不途径或者穿越活动断裂带，这对工程建设以及后期的运维提出了新的挑战，并且近场强震具有三向动力特性对工程岩体动力特性有着不可忽视的影响。受地质活动、风化侵蚀等作用，靠近地表层的岩体往往结构面发育，裂隙横生。岩体裂隙作为岩体内常见的破裂面或裂纹，其形成受地质构造变形、成岩作用、变质历史、水文作用以及生物作用等多种复杂因素的影响。频繁地震扰动下，裂隙岩体失稳破坏经常引起落石、崩塌及滑坡等地质灾害，给人民生命财产和基础设施运营安全造成严重威胁。为了防治这类安全隐患，展开三向复杂应力条件下动态载荷结构面剪切试验十分重要。
2、剪切试验装置是实验室研究岩石结构面剪切力学特性，揭示结构面损伤破坏机制和失稳滑移机制的关键技术设备。现有的岩体及结构面剪切试验装置存在以下的不足，首先，现存的岩体及结构面剪切试验设备普遍适用于准静态力学响应特征，对于三向动态加载无法实现三个方向动态独立控制，因此不能模拟深部地下工程岩体结构面多向复杂应力条件及复杂边界条件演化特征。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，通过控制模块实时协调控制法向、横向及纵向加载油缸在匹配方向提供的加载动力，实现了三向独立静动态加载。
2、本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，本专利技术提供一种三
3、第一伺服阀、第二伺服阀及第三伺服阀分别根据控制模块的指令调节x向、法向及y向的加载控制速率，第一控制器、第二控制器及第三控制器分别根据传感器反馈的数据调节对应的第一伺服阀、第二伺服阀及第三伺服阀，进而控制x向油缸、法向油缸及y向油缸的加载，法向油缸作用于剪切盒压头提供法向作用力，x向油缸作用于剪切盒x向压头再传递给下剪切盒，y向油缸作用于剪切盒y向压头再传递给上剪切盒，实现三向独立静态与动态加载。
4、进一步的是，该装置还包括导轨模块，所述导轨模块包括反力备帽、反力拉杆、剪切托板、滚排、滚珠条、直线导轨及丝杠带动模块，丝杠带动模块通过带动剪切托板在直线导轨上活动，用反力备帽将反力拉杆备安装在剪切托板和水平x向动态支架上，当x向油缸对剪切盒施加力时反力拉杆可以通过剪切托板限制下剪切盒随x向剪切力。
5、进一步的是，该装置还包括水平反力模块，所述水平反力模块安装至上横梁以及水平y向动态支架的交接处，通过顶住轴向压头限制因y向油缸对剪切盒施加力时上剪盒沿y向移动。
6、进一步的是，该装置还包括四个油泵，所述四个油泵作为加载动力源，其中两个油泵为法向油缸提供法向加载动力，另外两个油泵分别为x向和y向油缸提供剪切动力。
7、进一步的是，该装置还包括与法向、x向、y向三个加载方向匹配的液压管路及溢流阀，通过溢流阀控制液压管路压力大小。
8、本专利技术的有益效果为：
9、本专利技术相较于现有技术，本专利技术的装置可以通过对法向、横向及纵向油缸进行静态或动态独立加载，伺服阀根据控制系统发出的指令调节不同加载方向的控制速率，控制器根据力、位移及变形传感器反馈的数据调节伺服阀进而控制的油缸的加卸载，实现三向独立静动态加载，模拟在深部地下工程岩体结构面多向复杂应力条件及复杂边界条件演化特征。
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1.一种三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，包括：框架、水平X向动态支架、水平Y向动态支架、法向油缸、X向油缸、Y向油缸、第一伺服阀、第二伺服阀、第三伺服阀、第一控制器、第二控制器、第三控制器、传感器、剪切盒以及控制模块，所述剪切盒包括上剪切盒与下剪切盒，水平X向动态支架与水平Y向动态支架安装在框架支座的立柱上，法向油缸安装在框架的上横梁，X向油缸安装在水平X向动态支架，Y向油缸安装在水平Y向动态支架，第一伺服阀分别与X向油缸及第一控制器连接，第二伺服阀分别与法向油缸及第二控制器连接，第三伺服阀分别与Y向油缸及第三控制器连接；
2.根据权利要求1所述的三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，该装置还包括导轨模块，所述导轨模块包括反力备帽、反力拉杆、剪切托板、底部滚排挡柱、底部滚排挡块、滚针、第一挡板、第二挡板、直线导轨及丝杠带动模块，底部滚排挡柱和底部滚排挡块通过首尾相连形成矩形空间，在矩形空间内均匀布置滚针，并在首尾分别布置第一挡板和第二挡板以限制位移，丝杠带动模块通过带动剪切托板在直线导轨上活动，用反力备帽将反力拉杆备安装在剪切托板和水
3.根据权利要求1所述的三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，该装置还包括水平反力模块，所述水平反力模块安装至上横梁以及水平Y向动态支架的交接处，通过顶住轴向压头限制因Y向油缸对剪切盒施加力时上剪盒沿Y向移动。
4.根据权利要求1所述的三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，该装置还包括四个油泵，所述四个油泵作为加载动力源，其中两个油泵为法向油缸提供法向加载动力，另外两个油泵分别为X向和Y向油缸提供剪切动力。
5.根据权利要求1所述的三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，该装置还包括与法向、X向、Y向三个加载方向匹配的液压管路及溢流阀，通过溢流阀控制液压管路压力大小。
...【技术特征摘要】
1.一种三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，包括：框架、水平x向动态支架、水平y向动态支架、法向油缸、x向油缸、y向油缸、第一伺服阀、第二伺服阀、第三伺服阀、第一控制器、第二控制器、第三控制器、传感器、剪切盒以及控制模块，所述剪切盒包括上剪切盒与下剪切盒，水平x向动态支架与水平y向动态支架安装在框架支座的立柱上，法向油缸安装在框架的上横梁，x向油缸安装在水平x向动态支架，y向油缸安装在水平y向动态支架，第一伺服阀分别与x向油缸及第一控制器连接，第二伺服阀分别与法向油缸及第二控制器连接，第三伺服阀分别与y向油缸及第三控制器连接；
2.根据权利要求1所述的三向独立动态伺服控制的岩体力学加载装置，其特征在于，该装置还包括导轨模块，所述导轨模块包括反力备帽、反力拉杆、剪切托板、底部滚排挡柱、底部滚排挡块、滚针、第一挡板、第二挡板、直线导轨及丝杠带动模块，底部滚排挡柱和底部滚排挡块通过首尾相连形成矩形空间，在矩形空间内均匀布置滚针，并在首...
【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏程，龙雨坤，朱辉，张迎宾，刘灏国，李杰，刘梦哲，朱科宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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