一种岩石三轴多元同步围压加载系统

摘要

本发明涉及一种岩石三轴多元同步围压加载系统，由伺服电机、伺服控制器、总加压缸、围压分配器与控制计算机组成。本发明针对现有岩石三轴试验中形破坏全过程同步试验研究的需求，提供一种经济高效的、能实现对多套压力室多元同步施加围压的加载系统，具有非常广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于工程机械中的试验机领域，特别涉及一种岩石三轴多元同步围压加载系统，适用于同步对多套压力室进行围压加载与控制。 

技术背景

大型科学仪器设备的研制是工程地质学科领域中特别值得关注的前沿基础性课题，也是重大工程灾害研究的迫切需求。最能直接反应岩石在赋存水溶液环境中变形破坏全过程的基础性试验研究，开展的较少，处于探索性阶段，主要体现在对现有试验手段的改进和针对脆性岩石的小尺度试验设备研制上。由于试验条件的限制，严重制约了软岩软化机制等的研究。 

现有的岩石三轴加载试验装置，主要包括轴向荷载加载系统、围压加载系统、伺服控制系统等部分，其主要不足在于：一套伺服器只能控制一个加载装置对一个压力室进行控制，无法通过由一套伺服器控制加载时实现对多个压力室的控制，因而，不能实现岩石变形破坏全过程同步试验研究。 

因此，研制发明一种经济高效的、能实现对四套压力室多元同步施加围压的加载系统，具有非常广阔的应用前景。 

发明内容

本发明的目的是，针对现有岩石三轴试验中形破坏全过程同步试验研究的需求，提供一种经济高效的、能实现对多套压力室多元同步施加围压的加载系统。 

为了达到上述目的，本发明提供了一种岩石三轴多元同步围压加载系统，由伺服电机、伺服控制器、总加压缸、围压分配器与控制计算机组成。通过伺服控制器控制伺服电机，伺服电机通过滚珠丝杆与增压仓控制总加压缸内的压力，总加压缸与围压分配器相连，围压分配器通过耐压管道与三轴压力室相连；在岩石三轴压力室内安装围压检测元件，将围压数值实时返回控制计算机进行分析比较，以实时控制围压值。 

本发明具有以下优点： 

1、试验周期短，利用一套伺服控制器实现对四套压力室的围压的多元同步控制，能显著缩减试验周期。 

2、成本低廉，利用一套伺服控制器实现对四套压力室试验工作的控制。 

3、对比试验实时性强，通过在四套压力室中添加不同的工作溶液，实现同种岩样在不同赋存坏境中、不同围压下的流变实时对比试验。 

4、工作液体相互独立，互不干扰，互不污染。 

5、实现同一试验环境，即同一时间、同一环境温度、同一大气 压强等，排除不必要的干扰。 

附图说明

图1是本发明的组成结构示意框图； 

其中： 

1-控制计算机    2-伺服控制器    3-伺服电机 

4-总加压缸      5-围压分配器    6-三轴压力室 

7-围压检测元件 

图2是本发明围压分配器外腔示意图； 

其中： 

A1-金属腔壁    A2～A7-注压孔 

图3是本发明围压分配器内腔示意图； 

其中： 

B1-金属腔壁    B2～B5-注压孔    B6-压力接口 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明： 

控制计算机1控制伺服控制器2，伺服控制器2发送控制指令给伺服电机3，伺服电机3通过滚珠丝杆与增压舱控制总加压缸4内的压力，围压分配器5的压力接口B6通过耐压管道与总加压缸4相连，围压分配器5外腔的各注压孔通过耐压管道与三轴压力室6相连，三轴压力室6上安装围压检测元件7，可实时将各压力室围压数值传送至控制计算机1进行比较处理，以实时调整总加压缸4内的围压。当 外腔注压孔A6、A7和A8关闭，其余注压孔A2～A5分别与内腔注压孔B2～B5相对时，可以实现同时对四个压力室施加相同的围压；当外腔注压孔A2、A3、A4关闭，内腔上只打开B5注压孔，内腔通过电机带动旋转，当注压孔B5与外腔注压孔A5对上时，控制计算机1调整总加压缸4内的压力为A5所连三轴压力室所需的压力，当压力达到预定值之后，注压孔B5关闭，控制计算机调整总加压缸内的压力为下一压力室所需的压力，当注压孔B5与对应的注压孔对上时，即打开注压孔开关进行围压的施加，如此往复，即可实现对四个压力室施加不同的围压，由于外腔注压孔A2～A7上都装有背压阀，所以在对其中一个压力室注压时，其他的压力室的压力还能维持在预定的压力范围内，控制计算机1通过围压检测元件7传回的数据进行比较分析，并根据需要控制围压分压器5对三轴压力室进行补压，确保各压力室的压力在规定的范围内。