一种非对称荷载单轴压缩试验装置

1.本发明涉及单轴压缩力学性能检测技术领域，更具体的说是涉及一种非对称荷载单轴压缩试验装置。


背景技术：

2.深部岩体由于复杂的地质构造往往处于复杂的应力场中，岩体在这种应力场中受到的荷载明显是不均匀分布的，这种非均布荷载对地下工程的施工以及人员的安全生产造成了严重的威胁，是目前岩体工程设计中需要深入研究解决的问题。在岩石以及混凝土材料室内试验中，单轴压缩试验是常用的获取材料力学性能参数的试验类型，现有的单轴压缩压力机一般只在同一轴向对试样整体施加相同的荷载，不能满足目标试验方案的需求。
3.因此，如何提供一种非对称荷载单轴压缩试验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明的目的在于提出一种非对称荷载单轴压缩试验装置，解决现有技术中单轴压缩压力机一般只在同一轴向对试样整体施加相同的荷载，不能满足目标试验方案的需求的问题。
5.本发明提供了一种非对称荷载单轴压缩试验装置，包括：
6.支架，所述支架具有两个以上并列布置、且相互独立的滑动工位；
7.试样夹持机构，所述试样夹持机构固定于所述滑动工位上，且与所述滑动工位一同沿所述支架高度方向滑动，用于夹持试样s，其数量与所述滑动工位数量相等；
8.压头，每一个所述试样夹持机构顶部均具有一个所述压头，所述支架上对应所述压头处设置有压力传感器；以及
9.加压机构，每一个所述滑动工位底部均对应固定一个加压机构，所述加压机构通过加压机构控制系统控制，用于分别给不同的试样夹持机构加压；所述压力传感器、所述加压机构控制系统与测试存储显示设备连接。
10.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种非对称荷载单轴压缩试验装置，通过加压机构分别对对应滑动工位的试样夹持机构进行加压，加压头与传感器接触，并将信号反馈给测试存储显示设备，实现了在同一轴向对同一试样施加不同荷载的功能，满足了试验需求。
11.进一步地，所述支架具有至少四个平行布置的光轴滑杆，所述光轴滑杆顶部连接有顶板，底部连接有与所述顶板平行布置的底板；所述滑动工位滑动于所述光轴滑杆上，且位于所述顶板和所述底板之间，所述加压机构固定于所述底板上。
12.进一步地，每一个所述光轴滑杆上均套设有法兰轴套，至少两个所述法兰轴套连接一个滑板形成一个滑动工位，所述滑板上固定所述试样夹持机构。
13.进一步地，每一个所述试样夹持机构均具有平行布置的至少两个双头螺柱，至少
两个所述双头螺柱顶部共同连接有上夹板，其底部共同固定有与所述上夹板平行布置的下夹板，所述下夹板上具有用于放置试样s的凹槽，所述压头固定于所述上夹板顶部。
14.进一步地，每一个所述双头螺柱处于所述上夹板和所述下夹板之间套设有用于缓冲的圆柱弹簧。
15.进一步地，两个以上并列且贴合布置的所述下夹板上对应的凹槽合成一个整体的所述试样s的放置槽。
16.进一步地，每一个所述加压机构为一个独立的液压千斤顶，多个所述液压千斤顶均通过加压机构控制系统控制。
17.进一步地，所述加压机构控制系统包括油箱，将油箱内液压油泵出的液压泵，控制为所述液压千斤顶接通油路的电磁阀，连通电磁阀及所述液压泵的连接管路，所述电磁阀上设置有液体压力计，所述液体压力计通过数据传输线与测试存储显示设备连接。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1附图为本发明提供的一种非对称荷载单轴压缩试验装置的结构示意图；
20.图2附图为图1的侧视图；
21.图3附图示出了试样夹持机构的结构示意图；
22.图4附图示出了加压机构控制系统的示意图；
23.图5附图示出了试样在不同载荷下的受力状态示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.由于现有技术中单轴压缩压力机一般只在同一轴向对试样整体施加相同的荷载，不能满足目标试验方案的需求的问题。因此，本发明实施例公开了一种非对称荷载单轴压缩试验装置，参见附图1和2，本发明给出了一个具体的实施方式，包括：支架1，所述支架1具有两个并列布置、且相互独立的滑动工位，显然滑动工位也可以为三个，四个，五个，六个等，根据试样的试验要求进行选择；试样夹持机构2，所述试样夹持机构2固定于所述滑动工位上，且与所述滑动工位一同沿所述支架1高度方向滑动，用于夹持试样s，其数量与所述滑动工位数量相等；压头3，每一个所述试样夹持机构2顶部均具有一个所述压头3，所述压头3可以为圆柱形，所述支架1上对应所述压头3处设置有压力传感器4；以及加压机构5，每一个所述滑动工位底部均对应固定一个加压机构5，所述加压机构5通过加压机构控制系统51控制，用于分别给不同的试样夹持机构2加压；所述压力传感器4、所述加压机构控制系统51与测试存储显示设备6连接。
29.本发明中试样包括岩石或混凝土材质的试样，试样可以为圆柱形、正方形或长方形。
30.在本发明的一个实施例中，所述支架1具有至少四个平行布置的光轴滑杆11，所述光轴滑杆11顶部连接有顶板12，底部连接有与所述顶板12平行布置的底板13；所述滑动工位滑动于所述光轴滑杆11上，且位于所述顶板12和所述底板13之间，所述加压机构5固定于所述底板13上。
31.有利的是，每一个所述光轴滑杆11上均套设有法兰轴套14，至少两个所述法兰轴套14连接一个滑板15形成一个滑动工位，所述滑板15上固定所述试样夹持机构2。
32.在本发明的一个具体实施方式中，顶板四周设有多个用于光轴滑杆穿过的光孔；滑板四周设有多个与顶板光孔对应的通孔，通孔四周设有四个用于和法兰轴套螺栓连接的螺纹通孔；底板四周设有多个与顶板光孔对应的螺纹通孔。
33.参见附图3，在本发明的另一些实施例中，每一个所述试样夹持机构2均具有平行布置的至少两个双头螺柱21，至少两个所述双头螺柱21顶部共同连接有上夹板22，其底部共同固定有与所述上夹板22平行布置的下夹板23，所述下夹板23上具有用于放置试样s的凹槽231，所述压头3固定于所述上夹板22顶部。
34.有利的是，每一个所述双头螺柱21处于所述上夹板22和所述下夹板23之间套设有用于缓冲的圆柱弹簧24。
35.有利的是，两个以上并列且贴合布置的所述下夹板23上对应的凹槽231合成一个整体的所述试样s的放置槽。放置槽可以为圆形、正方形或长方形。
36.上述实施例中，上夹板四周设置多个用于双头螺柱穿过的光孔，下夹板四周设有多个与上夹板光孔对应的螺纹通孔。
37.有利的是，每一个所述加压机构5为一个独立的液压千斤顶，多个所述液压千斤顶均通过加压机构控制系统51控制。
38.有利的是，参见附图4，所述加压机构控制系统51包括油箱，将油箱内液压油泵出的液压泵511，控制为所述液压千斤顶接通油路的电磁阀512，连通电磁阀512及所述液压泵511的连接管路514，所述电磁阀512上设置有液体压力计513，所述液体压力计513通过数据传输线515与测试存储显示设备6连接。
39.本发明的一个具体实施例的测试过程为：
40.步骤1：制作φ5cm高10cm的标准混凝土圆柱试样，将试样放置于试样夹持机构内的凹槽上；
41.步骤2：将试样夹持机构固定在滑板上，保证相邻试样夹持机构的中缝和相邻滑板间的中缝对齐；
42.步骤3：预加载，启动千斤顶控制系统，下夹板随滑板上升，上夹板上端压头与压力传感器贴合后正式加载，使左右两个千斤顶以0.1mm/min的位移增加速率同步上升，分别设置左右两个千斤顶的轴向荷载增加速率(0.05mpa/s)，压缩试样至完全破坏。
43.本发明的有益效果在于：通过将试样夹持机构分为多个独立的结构，并采用了可分别独立加载的加压机构，实现了在同一轴向对同一试样施加不同荷载的功能。本发明采用了试样夹持机构，可将破坏后的试样状态更完整的保存以用于其他检测试验。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。