本發(fā)明屬于巖土工程應(yīng)用設(shè)備，尤其涉及一種粗粒土、巖石兩用的動(dòng)態(tài)真三軸試驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、土石及地質(zhì)巖體的性能測(cè)試已經(jīng)廣泛應(yīng)用于巖土工程、建筑材料、地質(zhì)災(zāi)害研究與應(yīng)用等領(lǐng)域。在實(shí)施地質(zhì)巖體等物質(zhì)的測(cè)試過程中，通常包括粗粒土測(cè)試和巖石測(cè)試，其中粗粒土在地質(zhì)工程中經(jīng)常用作填料、地基材料或路基材料；因此，粗粒土的壓力測(cè)試主要用于確定其力學(xué)性質(zhì)，如承載力、壓縮性等。巖石通常指的是硬質(zhì)固體材料，如花崗巖、石灰?guī)r等，巖石壓力測(cè)試通常用于了解巖石的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等，這些參數(shù)對(duì)礦山工程、隧道工程和地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估非常重要。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)榇至Ｍ僚c巖石的物理性質(zhì)不同，因此對(duì)其分別進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，給不同試樣施加荷載的方式也是不同的，在一般情況下，巖石試驗(yàn)相較于粗粒土試驗(yàn)來說需要對(duì)巖石試樣施加更多方向的荷載才能達(dá)到試驗(yàn)要求，這就導(dǎo)致目前對(duì)于粗粒土與巖石的試驗(yàn)都是分開單獨(dú)進(jìn)行的，需要用到單獨(dú)的試驗(yàn)設(shè)備，如專利201410283572.5公開了粗粒土真三軸試驗(yàn)機(jī)，專利cn202321451215.6公開了巖石三軸試驗(yàn)機(jī)。但是在實(shí)際的巖土工程施工過程中，一般對(duì)粗粒土以及巖石都存在著試驗(yàn)需求，這時(shí)就只能通過兩臺(tái)針對(duì)不同試樣而設(shè)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)備來分別進(jìn)行，兩臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備相互獨(dú)立，需要單獨(dú)進(jìn)行安裝，整體所占用的空間大，且分開進(jìn)行試驗(yàn)操作相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)兩臺(tái)設(shè)備的總價(jià)比較昂貴，單次試驗(yàn)成本較高。

3、因此，設(shè)計(jì)出一臺(tái)能夠同時(shí)滿足粗粒土與巖石試驗(yàn)的兩用型試驗(yàn)設(shè)備是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種粗粒土、巖石兩用的動(dòng)態(tài)真三軸試驗(yàn)設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法同時(shí)對(duì)粗粒土和巖石進(jìn)行試驗(yàn)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種粗粒土、巖石兩用的動(dòng)態(tài)真三軸試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，包括主加載機(jī)架、粗粒土壓力室以及巖石壓力室，所述主加載機(jī)架呈回字形框架結(jié)構(gòu)，在所述主加載機(jī)架上安裝有上下、左右相對(duì)的兩組力加載油缸，所述主加載機(jī)架的框架中部位置為所述粗粒土壓力室或所述巖石壓力室的試驗(yàn)位置；在所述主加載機(jī)架內(nèi)還設(shè)置有固定導(dǎo)軌，所述粗粒土壓力室與巖石壓力室滑動(dòng)安裝在所述固定導(dǎo)軌上，所述粗粒土壓力室與巖石壓力室可在所述固定導(dǎo)軌上滑動(dòng)經(jīng)過所述試驗(yàn)位置；所述巖石壓力室外還安裝有水平加載機(jī)架，在所述水平加載機(jī)架上沿所述巖石壓力室的滑動(dòng)方向還安裝有一組前后相對(duì)的力加載油缸；在所述粗粒土壓力室和巖石壓力室上對(duì)稱設(shè)置有多個(gè)可與所述主加載機(jī)架以及水平加載機(jī)架上的力加載油缸進(jìn)行對(duì)接傳力的傳力結(jié)構(gòu)。

4、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述傳力結(jié)構(gòu)包括安裝在所述粗粒土壓力室上的粗粒土傳力結(jié)構(gòu)以及安裝在所述巖石壓力室上的巖石傳力結(jié)構(gòu)，所述粗粒土傳力結(jié)構(gòu)安裝在所述粗粒土壓力室的上、下、左、右四個(gè)方向并與所述主加載機(jī)架上的兩組力加載油缸相適配；所述巖石傳力結(jié)構(gòu)安裝在所述巖石壓力室的上、下、左、右、前、后六個(gè)方向并與所述主加載機(jī)架上的兩組力加載油缸以及所述水平加載機(jī)架上的一組力加載油缸相適配。

5、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述粗粒土傳力結(jié)構(gòu)與所述巖石傳力結(jié)構(gòu)均包括自平衡缸，所述自平衡缸的缸體固定安裝在所述粗粒土壓力室或巖石壓力室的外壁上，所述自平衡缸的活塞桿一端對(duì)應(yīng)于所述力加載油缸的作動(dòng)端，所述自平衡缸的活塞桿另一端貫穿所述粗粒土壓力室或巖石壓力室的外壁并作用于所述粗粒土壓力室中的粗粒土試樣或巖石壓力室中的巖石試樣。

6、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述自平衡缸的活塞桿貫穿所述粗粒土壓力室或巖石壓力室的一端端部安裝有荷載傳感器和傳力墊板。

7、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述巖石傳力結(jié)構(gòu)還包括傳力柱，所述傳力柱的一端與所述自平衡缸的活塞桿連接，所述傳力柱的另一端與所述力加載油缸對(duì)接。

8、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述粗粒土壓力室與巖石壓力室的下端分別通過粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車安裝在所述固定導(dǎo)軌上，所述粗粒土移動(dòng)小車與巖石移動(dòng)小車的下端均安裝有與所述固定導(dǎo)軌相適配的滾輪；所述粗粒土移動(dòng)小車與巖石移動(dòng)小車通過拉桿連接。

9、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，在所述主加載機(jī)架上設(shè)置有限位指示塊，在所述粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車上設(shè)置有與所述限位指示塊相適配的擋片，當(dāng)所述粗粒土移動(dòng)小車或巖石移動(dòng)小車帶動(dòng)所述粗粒土壓力室或巖石壓力室到達(dá)試驗(yàn)位置時(shí)，所述擋片與所述限位指示塊接觸抵接。

10、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，在所述主加載機(jī)架上還設(shè)置有支撐臺(tái)，所述支撐臺(tái)的上端面與所述粗粒土壓力室或巖石壓力室的下端面相適配。

11、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車上均設(shè)置有用于所述粗粒土壓力室與巖石壓力室高度升降的升降結(jié)構(gòu)。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

13、1.本發(fā)明將粗粒土壓力室和巖石壓力室集成安裝在同一試驗(yàn)設(shè)備中，通過回字形主加載機(jī)架上的力加載油缸向粗粒土壓力室或巖石壓力室內(nèi)的試樣施加荷載，不同試驗(yàn)的切換是通過兩壓力室在固定滑軌上的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)；同時(shí)為了滿足在進(jìn)行巖石試驗(yàn)時(shí)相較于粗粒土試驗(yàn)所需要的更多方向上的荷載施加，在巖石壓力室外還額外設(shè)置有水平加載機(jī)架，其用于安裝前后方向上的力加載油缸，可對(duì)巖石壓力室施加前后方向上的荷載，在進(jìn)行粗粒土試驗(yàn)時(shí)，通過主加載機(jī)架上的兩組力加載油缸對(duì)粗粒土壓力室內(nèi)的粗粒土試樣施加上、下、左、右四個(gè)方向上的荷載，滿足粗粒土試驗(yàn)要求，在進(jìn)行巖石試驗(yàn)時(shí)，通過主加載機(jī)架上的兩組力加載油缸以及水平加載機(jī)架上的一組力加載油缸對(duì)巖石壓力室內(nèi)的巖石試樣施加上、下、左、右、前、后六個(gè)方向上的荷載，滿足巖石試驗(yàn)要求；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在同一臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備中同時(shí)滿足對(duì)粗粒土以及巖石的荷載施加要求，能夠在同一臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備對(duì)兩種不同試樣分別進(jìn)行試驗(yàn)加載，且不同試驗(yàn)之間的切換簡(jiǎn)單快捷，工作難度相對(duì)較小，且一體式設(shè)備相較于兩臺(tái)單獨(dú)設(shè)備而言占地面積更小，建造成本更低。

14、2.本發(fā)明中的傳力結(jié)構(gòu)均包括自平衡缸，其能夠在動(dòng)態(tài)的加載過程中自動(dòng)平衡活塞桿進(jìn)入壓力室的體積，避免壓力室內(nèi)的圍壓出現(xiàn)波動(dòng)，可提高試驗(yàn)精準(zhǔn)度。

15、3.本發(fā)明中的粗粒土壓力室與巖石壓力室分別通過粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車在固定導(dǎo)軌上進(jìn)行滑動(dòng)，使兩壓力室的移動(dòng)更加便捷，在進(jìn)行試驗(yàn)切換時(shí)也更加方便；粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車之間通過拉桿連接，使得兩小車能夠同步進(jìn)行滑動(dòng)，更便于試驗(yàn)切換。

16、4.本發(fā)明能夠通過主加載機(jī)架上的限位指示塊與粗粒土移動(dòng)小車或巖石移動(dòng)小車上的擋片來判斷粗粒土壓力室或巖石壓力室是否已經(jīng)到達(dá)試驗(yàn)位置，有助于提高試驗(yàn)效率。

17、5.本發(fā)明還在主加載機(jī)架上設(shè)置有支撐臺(tái)，在粗粒土壓力室或巖石壓力室移動(dòng)到試驗(yàn)位置時(shí)，壓力室底部與支撐臺(tái)相抵接，其能夠?qū)毫κ移鸬揭欢ㄖ巫饔?，用于承受試?yàn)過程中各方向上的荷載施加在壓力室上所產(chǎn)生的摩擦力、側(cè)向力等，同時(shí)還能減輕固定導(dǎo)軌所受到的工作壓力，提高固定導(dǎo)軌的使用壽命。

18、6.本發(fā)明還在粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車上設(shè)置有升降結(jié)構(gòu)，其用于粗粒土壓力室與巖石壓力室的高度升降，在進(jìn)行試驗(yàn)前，可通過該升降結(jié)構(gòu)將粗粒土壓力室或巖石壓力室升至高點(diǎn)，通過粗粒土移動(dòng)小車和巖石移動(dòng)小車將對(duì)應(yīng)的壓力室推入主加載機(jī)架中的試驗(yàn)位置處，然后再通過該升降結(jié)構(gòu)將粗粒土壓力室與巖石壓力室下降，使壓力室置于支撐臺(tái)上，升降結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠更便于實(shí)驗(yàn)操作，保證試驗(yàn)正常進(jìn)行。