本發(fā)明屬于巖石偽三軸試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的偽三軸測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

在天然條件下，地殼和工程巖體是在復(fù)雜的組合應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生變形和破壞的。巖體是一種復(fù)雜的地質(zhì)體，處于復(fù)雜的三維應(yīng)力場(chǎng)中，巖體破壞通常是由于其所賦存的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變引起的。常規(guī)三軸巖石力學(xué)試驗(yàn)一般都是對(duì)巖石施加一定的圍壓，然后保持圍壓不變(即σ2＝σ3)增加最大主應(yīng)力σ1使巖石發(fā)生破壞，這種試驗(yàn)方法只能研究軸對(duì)稱(chēng)的應(yīng)力狀態(tài)，不適用于中間主應(yīng)力對(duì)巖體強(qiáng)度和變形的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的偽三軸測(cè)試方法，本發(fā)明試驗(yàn)方法是在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行改裝，使其可在不同圍壓下，測(cè)量巖石的彈性參數(shù)，以及完成應(yīng)變?cè)囼?yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)、松弛試驗(yàn)，并在模擬原地應(yīng)力水平下測(cè)試地層的流動(dòng)參數(shù)，測(cè)試巖石的斷裂韌性及地層的原地應(yīng)力。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的偽三軸測(cè)試方法，包括如下具體步驟：

步驟（一）、將試樣按要求組裝成試樣組件；

步驟（二）、在壓力室底座上安裝墊塊，再將試樣組件放置在墊塊上，墊塊包括第一墊塊和第二墊塊，且壓力室底座、第一墊塊及第二墊塊之間采用柱銷(xiāo)進(jìn)行連接定位，并使得“墊塊+試樣組件+上墊塊+關(guān)節(jié)軸承座” 的總高度未290±20mm，其中關(guān)節(jié)軸承座包括從內(nèi)至外依次安裝的墊套、外球面體和內(nèi)球面體；

步驟（三）、將壓力室主體吊裝到壓力室底座上，并把軸瓦合上套緊，將整個(gè)壓力室吊裝到導(dǎo)軌上，壓力室包括閉合在一起的壓力室主體和壓力室底座；

步驟（四）、將上傳壓柱夾持在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的上液壓夾頭上，將下傳壓柱旋進(jìn)小車(chē)底部，并將小車(chē)推進(jìn)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)中間；

步驟（五）、將上、下吊環(huán)分別旋進(jìn)上傳壓柱和下傳壓柱中，將鏈條連接在上、下吊環(huán)之間；

步驟（六）、通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的橫梁上升吊起壓力室和小車(chē)使其高于導(dǎo)軌，將壓力室和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再通過(guò)橫梁下降使下傳壓柱進(jìn)入動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的下液壓夾頭中并夾緊；

步驟（七）、將圍壓高壓管、充液管及排氣管連接到壓力室，并通過(guò)壓力室活塞孔及底座油孔進(jìn)行充液；

步驟（八）、上電運(yùn)行，并啟動(dòng)伺服油源油泵加載圍壓，當(dāng)圍壓加載到指定數(shù)值后，即可通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)加載軸向力進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)完成后保存數(shù)據(jù)；

步驟（九）、試驗(yàn)結(jié)束后首先通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)卸載軸向力，再卸載圍壓，放空壓力室中的液壓油，并拔掉圍壓高壓管、充液管及排氣管；

步驟（十）、通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的橫梁上升吊起壓力室和小車(chē)高于導(dǎo)軌，將壓力室和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再通過(guò)橫梁下降使小車(chē)的四個(gè)輪子落在導(dǎo)軌上；

步驟（十一）、將壓力室主體從上傳壓柱上拆卸下來(lái)，將壓力室整體沿導(dǎo)軌推出，拆開(kāi)導(dǎo)軌，提起壓力室主體并取出試樣組件，試驗(yàn)結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明方法是基于已有的動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)，如：MTS的2500kN動(dòng)態(tài)主機(jī)；壓力室采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，表面鍍硬鉻，壓力室采用自平衡結(jié)構(gòu)，即施加圍壓對(duì)軸向力沒(méi)有任何影響；控制系統(tǒng)采用進(jìn)口原裝德國(guó)DOLI全數(shù)字伺服控制器，該控制系統(tǒng)控制精度高、保護(hù)功能全、可靠性強(qiáng)，并且可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)力、變形、位移等三種方式的閉環(huán)控制，同時(shí)可以完成三種控制方式的平滑切換，是一種非常理想的控制器。電液伺服閥采用美國(guó)MOOG公司的電液伺服閥，該閥響應(yīng)快、抗污染能力強(qiáng)。試驗(yàn)機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的戴爾主機(jī)，軟件是在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行，具有良好的人機(jī)界面，可以顯示圍壓、孔隙水壓力、控制方式、加載速率等多種試驗(yàn)和測(cè)量參數(shù)以及多種試驗(yàn)曲線。試驗(yàn)完成后可以顯示試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行曲線分析，打印試驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)導(dǎo)出文本或excel等格式。還具有先進(jìn)的測(cè)控器與電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合，使用操作非常簡(jiǎn)單方便。

本發(fā)明方法中，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)本身具有的上液壓夾頭和下液壓夾頭分別作為加力部件和支撐部件。安裝好試樣后，在壓力室底座上放好墊塊（墊塊之間設(shè)置定位銷(xiāo)），使組裝好的試樣、墊塊以及關(guān)節(jié)軸承座三者的總高度在290±20mm（壓力室內(nèi)空間）；將引伸計(jì)的插頭插到壓力室底座內(nèi)的插座上；將壓力室主體吊裝到壓力室底座上，操作時(shí)應(yīng)注意壓力室主體不要碰到其他零件，再把三個(gè)卡箍塊合上，把套環(huán)套上；將整個(gè)壓力室（包括壓力室主體、壓力室底座和試樣）吊裝到導(dǎo)軌上；將上傳壓柱夾持在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的上液壓夾頭上，將下傳壓柱旋進(jìn)壓力室小車(chē)下面，將壓力室小車(chē)推進(jìn)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)中間；用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)橫梁上升吊起壓力室主體和小車(chē)高于導(dǎo)軌，將壓力室主體和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再用橫梁下降使下傳壓柱進(jìn)入動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的下液壓夾頭里并夾緊；將引伸計(jì)測(cè)量線插頭插到壓力室底座外的插座上；將圍壓高壓管、充液管及排氣管連接到壓力室上，并進(jìn)行充液；上電并運(yùn)行軟件進(jìn)行測(cè)試；啟動(dòng)伺服油源油泵，加圍壓；當(dāng)圍壓加到指定目標(biāo)后，就可以用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)加載軸向力進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)完成保存數(shù)據(jù)；試驗(yàn)結(jié)束后先用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)卸載軸向力后再卸載圍壓；打開(kāi)壓力室上面的放氣閥開(kāi)關(guān)（逆時(shí)針）；打開(kāi)壓力室下面的接低壓管的閥（內(nèi)側(cè)）開(kāi)關(guān)；打開(kāi)增壓器柜上的A閥開(kāi)關(guān)；按下控制柜面板上的充液泵-回油按鈕，等到充液油源油桶里有氣泡聲音的時(shí)候說(shuō)明壓力室里已經(jīng)空了，按下停止按鈕；將上、下吊環(huán)分別旋出上壓柱和壓力室傳壓柱，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的下液壓夾頭松開(kāi)；將引伸計(jì)測(cè)量線插頭從壓力室底座外的插座上拔下；將圍壓高壓管、充液管及排氣管從壓力室主體上拆下；用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的橫梁上升吊起壓力室主體和小車(chē)高于導(dǎo)軌，將壓力室和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再用橫梁下降使壓力室主體及小車(chē)的四個(gè)輪子落在導(dǎo)軌上；將壓力室主體移開(kāi)并拿出試樣，試驗(yàn)結(jié)束。

本發(fā)明中，軸向加載配以動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)巖石在常溫環(huán)境下的多種試驗(yàn)，包括：在不同圍壓下，測(cè)量巖石的彈性參數(shù)；全應(yīng)力、應(yīng)變?cè)囼?yàn)，獲得峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度；蠕變?cè)囼?yàn)；松弛試驗(yàn)；在模擬原地應(yīng)力水平下測(cè)試地層的流動(dòng)參數(shù)；測(cè)試巖石的斷裂韌性；測(cè)試地層的原地應(yīng)力；以及動(dòng)態(tài)下的其他各種試驗(yàn)；本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確，一定程度上降低了巖石偽三軸試驗(yàn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的壓力室閉合狀態(tài)的主視圖；

圖2為本發(fā)明的壓力室分開(kāi)狀態(tài)的側(cè)面視圖；

圖3為壓力室主體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為壓力室底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-下導(dǎo)軌，2-下連接塊，3-上連接塊，4-方車(chē)軸，5-連接板，6-立柱，7-上傳壓柱，8-壓力室主體，9-壓力室底座，10-導(dǎo)軌，11-車(chē)輪，12-支柱，13-下液壓夾頭，801-壓力室活塞，802-壓力室筒，803-壓力室活塞孔，804-螺釘，805-墊套，806-外球面體，807-內(nèi)球面體，808-球頭座，809-上墊塊，810-壓力室筒油孔，811-第一密封圈，812-第二密封圈，813-過(guò)渡塞，814-倍帽，815-第三密封圈，816-第四密封圈，817-第五密封圈，818-壓力室內(nèi)腔；901-第一墊塊，902-第二墊塊，903-圓柱銷(xiāo)，904-底座，905-軸瓦，906-密封螺母，907-密封螺栓，908-底座油孔，909-密封螺柱，910-第六密封圈，911-第七密封圈。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種基于動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的偽三軸測(cè)試裝置，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，包括立柱6，立柱6上下端分別對(duì)應(yīng)設(shè)有上液壓夾頭和下液壓夾頭13，上液壓夾頭連接上傳壓柱7的上端，上傳壓柱7的下端連接上連接塊3，上連接塊3下端固定安裝有壓力室主體8，壓力室主體8的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有壓力室底座9，壓力室底座9固定安裝在小車(chē)上，小車(chē)下方設(shè)有至少2根方車(chē)軸4，方車(chē)軸4兩端分別安裝有車(chē)輪11，車(chē)輪11設(shè)置在導(dǎo)軌10上，導(dǎo)軌10水平安裝在立柱6的中部，導(dǎo)軌10下方垂直安裝有支柱12，支柱12的下端部安裝在下導(dǎo)軌1上，下導(dǎo)軌1水平安裝在立柱6的底部，小車(chē)下方設(shè)有下連接塊2，下連接塊2通過(guò)連接板5固定安裝在小車(chē)上，下連接塊2連接下液壓夾頭13；如圖3所示，壓力室主體8包括壓力室筒802，壓力室筒802內(nèi)部設(shè)有中空的壓力室內(nèi)腔818；壓力室內(nèi)腔818中設(shè)有隔板，隔板將壓力室內(nèi)腔818分為筒上部和筒下部，筒下部側(cè)壁上設(shè)有壓力室筒油孔810，隔板上設(shè)有通孔，筒上部?jī)?nèi)部設(shè)有壓力室活塞801，壓力室活塞801的下端穿過(guò)隔板上的通孔；壓力室活塞801與筒上部?jī)?nèi)壁之間從上至下依次設(shè)有倍帽814和過(guò)渡塞813，倍帽814與壓力室活塞801的接觸面上安裝有第五密封圈817，過(guò)渡塞813與壓力室活塞801的接觸面上安裝有第四密封圈816，過(guò)渡塞813與筒上部的接觸面上安裝有第三密封圈815，壓力室活塞801與筒上部的接觸面上安裝有第二密封圈812，壓力室活塞801與所通孔的內(nèi)壁之間的接觸面上安裝有第一密封圈811；壓力室活塞801內(nèi)部設(shè)有壓力室活塞孔803，壓力室活塞801下端位于筒下部的內(nèi)腔中安裝有墊套805，墊套805上安裝有外球面體806，外球面體806外側(cè)安裝內(nèi)球面體807，內(nèi)球面體807下方設(shè)有球頭座808，球頭座808固定連接上墊塊809；如圖4所示，壓力室底座9包括底座904，底座904上設(shè)有第二墊塊902，第二墊塊902上設(shè)有第一墊塊901，底座904外側(cè)安裝有軸瓦905，底座904內(nèi)部設(shè)有至少兩組底座油孔908，底座油孔908的上端開(kāi)口設(shè)置在底座904的上端面上，底座油孔908的下端開(kāi)口設(shè)置在底座904的側(cè)壁底部，且底座油孔908的下端開(kāi)口處安裝密封螺柱909或密封螺栓907。

前述上連接塊3與壓力室主體8之間通過(guò)螺栓連接。前述支柱12平行立柱6設(shè)置。前述導(dǎo)軌10和下導(dǎo)軌1相互平行且位置相對(duì)應(yīng)。前述壓力室活塞孔803豎直設(shè)置，其下端開(kāi)口處設(shè)有內(nèi)螺紋，壓力室活塞孔803還設(shè)有上端開(kāi)口和側(cè)壁開(kāi)口。前述墊套805通過(guò)螺釘804安裝在壓力室活塞孔803的下端開(kāi)口處。前述第一墊塊901與第二墊塊902，第二墊塊902與底座904之間，均通過(guò)圓柱銷(xiāo)903連接固定。前述底座904外側(cè)表面上安裝有第六密封圈910和第七密封圈911。前述密封螺栓907外側(cè)套接密封螺母906，密封螺母906安裝在底座油孔908的下端開(kāi)口處。前述密封螺母906、密封螺栓907和密封螺柱909的內(nèi)部均為沿其安裝方向開(kāi)孔的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例裝置中，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)本身具有的上液壓夾頭和下液壓夾頭分別作為加力部件和支撐部件。安裝好試樣后，在壓力室底座上放好墊塊（墊塊之間設(shè)置定位銷(xiāo)），使組裝好的試樣、墊塊以及關(guān)節(jié)軸承座三者的總高度在290±20mm（壓力室內(nèi)空間）；將引伸計(jì)的插頭插到壓力室底座內(nèi)的插座上；將壓力室主體吊裝到壓力室底座上，操作時(shí)應(yīng)注意壓力室主體不要碰到其他零件，再把三個(gè)卡箍塊合上，把套環(huán)套上；將整個(gè)壓力室（包括壓力室主體、壓力室底座和試樣）吊裝到導(dǎo)軌上；將上傳壓柱夾持在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的上液壓夾頭上，將下傳壓柱旋進(jìn)壓力室小車(chē)下面，將壓力室小車(chē)推進(jìn)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)中間；用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)橫梁上升吊起壓力室主體和小車(chē)高于導(dǎo)軌，將壓力室主體和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再用橫梁下降使下傳壓柱進(jìn)入動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的下液壓夾頭里并夾緊；將引伸計(jì)測(cè)量線插頭插到壓力室底座外的插座上；將圍壓高壓管、充液管及排氣管連接到壓力室上，并進(jìn)行充液；上電并運(yùn)行軟件進(jìn)行測(cè)試；啟動(dòng)伺服油源油泵，加圍壓；當(dāng)圍壓加到指定目標(biāo)后，就可以用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)加載軸向力進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)完成保存數(shù)據(jù)；試驗(yàn)結(jié)束后先用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)卸載軸向力后再卸載圍壓；打開(kāi)壓力室上面的放氣閥開(kāi)關(guān)（逆時(shí)針）；打開(kāi)壓力室下面的接低壓管的閥（內(nèi)側(cè)）開(kāi)關(guān)；打開(kāi)增壓器柜上的A閥開(kāi)關(guān)；按下控制柜面板上的充液泵-回油按鈕，等到充液油源油桶里有氣泡聲音的時(shí)候說(shuō)明壓力室里已經(jīng)空了，按下停止按鈕；將上、下吊環(huán)分別旋出上壓柱和壓力室傳壓柱，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的下液壓夾頭松開(kāi)；將引伸計(jì)測(cè)量線插頭從壓力室底座外的插座上拔下；將圍壓高壓管、充液管及排氣管從壓力室主體上拆下；用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的橫梁上升吊起壓力室主體和小車(chē)高于導(dǎo)軌，將壓力室和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再用橫梁下降使壓力室主體及小車(chē)的四個(gè)輪子落在導(dǎo)軌上；將壓力室主體移開(kāi)并拿出試樣，試驗(yàn)結(jié)束。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種基于動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的偽三軸測(cè)試方法，包括如下具體步驟：

步驟（一）、將試樣按要求組裝成試樣組件；

步驟（二）、在壓力室底座9上安裝墊塊，再將試樣組件放置在墊塊上，墊塊包括第一墊塊901和第二墊塊902，且壓力室底座9、第一墊塊901及第二墊塊902之間采用柱銷(xiāo)903進(jìn)行連接定位，并使得“墊塊+試樣組件+上墊塊809+關(guān)節(jié)軸承座” 的總高度未290±20mm，其中關(guān)節(jié)軸承座包括從內(nèi)至外依次安裝的墊套805、外球面體806和內(nèi)球面體807；

步驟（三）、將壓力室主體8吊裝到壓力室底座9上，并把軸瓦905合上套緊，將整個(gè)壓力室吊裝到導(dǎo)軌上，壓力室包括閉合在一起的壓力室主體8和壓力室底座9；

步驟（四）、將上傳壓柱7夾持在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的上液壓夾頭上，將下傳壓柱旋進(jìn)小車(chē)底部，并將小車(chē)推進(jìn)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)中間；

步驟（五）、將上、下吊環(huán)分別旋進(jìn)上傳壓柱7和下傳壓柱中，將鏈條連接在上、下吊環(huán)之間；

步驟（六）、通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的橫梁上升吊起壓力室和小車(chē)使其高于導(dǎo)軌10，將壓力室和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再通過(guò)橫梁下降使下傳壓柱進(jìn)入動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的下液壓夾頭13中并夾緊；

步驟（七）、將圍壓高壓管、充液管及排氣管連接到壓力室，并通過(guò)壓力室活塞孔803及底座油孔908進(jìn)行充液；

步驟（八）、上電運(yùn)行，并啟動(dòng)伺服油源油泵加載圍壓，當(dāng)圍壓加載到指定數(shù)值后，即可通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)加載軸向力進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)完成后保存數(shù)據(jù)；

步驟（九）、試驗(yàn)結(jié)束后首先通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)卸載軸向力，再卸載圍壓，放空壓力室中的液壓油，并拔掉圍壓高壓管、充液管及排氣管；

步驟（十）、通過(guò)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的橫梁上升吊起壓力室和小車(chē)高于導(dǎo)軌10，將壓力室和小車(chē)旋轉(zhuǎn)90度，再通過(guò)橫梁下降使小車(chē)的四個(gè)輪子落在導(dǎo)軌上；

步驟（十一）、將壓力室主體8從上傳壓柱7上拆卸下來(lái)，將壓力室整體沿導(dǎo)軌10推出，拆開(kāi)導(dǎo)軌10，提起壓力室主體8并取出試樣組件，試驗(yàn)結(jié)束。

以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。