(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210255180.2 (22)申请日 2022.04.08 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 申请人 中国水利水电第八工程局有限公司 (72)发明人 曹平　刘智振　樊至　韩东亚　 谢渭平　邓慧娟　刘涛影　赵庆雄　 (74)专利代理 机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001 专利代理师 周咏　林毓俊 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/08(2006.01) G01N 33/24(2006.01) (54)发明名称 一种多功能岩土压缩试验系统及其测试方 法 (57)摘要 本发明公开了一种多功能岩土压缩试验系 统及其测试方法， 该方法在现有技术和方法的基 础上， 在进行压缩试验时， 仅需将本发明系统提 前装设于 试验机上， 然后将岩 土试样装设在加载 平台上， 最后根据预先设计好的加载方式和路径 开展压缩试验即可， 结构简单， 容易实现； 采用本 发明提供的一种多功能岩土压缩 试验系统， 能够 同时实现偏压加载、 减小端部效应、 改变加载过 程中岩石试样的孔隙水压力和含 水率， 使得试验 工况更贴近工程实际， 试验目的更具有针对性， 试验结果更 具有参考价值。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114624099 A 2022.06.14 CN 114624099 A 1.一种多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 其包括有上压系统、 注水系统和下压系 统； 其中： 上压系统由上压板和若干组偏压弹簧组件组成； 每组偏压弹簧组件包括2块弹簧上压 头， 2根偏压弹簧和2块弹簧下压头； 2块弹簧上压头的结构完全一致， 弹簧上压头的顶部开 设有凹槽， 凹槽内有开设有若干个滚轴槽， 滚轴槽内安装有滚轴； 偏 压弹簧分别为左偏 压弹 簧和右偏压弹簧， 偏压弹簧活动连接在弹簧上压头和弹簧下压头之间； 弹簧下压头分别为 左弹簧下压头和右弹簧下压头， 左偏压弹簧下压头开设有导向孔， 右偏压弹簧下压头设有 与左偏压弹簧下压头导向孔相匹配的导向杆； 左偏压弹簧下压头的下部开设有注水孔、 储 水腔和渗水孔； 右偏压弹簧下压头的下部也设有注水孔、 储水腔和渗水孔， 右偏压弹簧下压 头注水孔外延伸出滑动管； 上压板下面设有若干限位梁和若干上压板滚动槽， 限位梁能够 防止连接于偏压弹簧组件中的弹簧上压头脱离上压板， 上压板滚动槽能够 满足弹簧上压头 在槽内左右 移动； 注水系统包括有水泵、 压力计、 流量计和若干根注水管， 水泵与注水管相连， 水泵的出 水口上安装有压力计和流 量计； 注水 管的出水口与弹簧下压 头的注水孔相连； 下压系统由下压板以及若干组下压头组成， 每组下压头由左下压头和右下压头组成， 左下压头开设有导向孔， 右下压头设有与左下压头导向孔相匹配的导向杆； 左下压头和右 下压头下部都开设有有凹槽， 凹槽内有开设有若干个滚轴槽， 滚轴槽内安装有滚轴， 下压板 上部若干设有限位梁和若干下压板滚动槽； 限位梁能够防止连接于下压头脱离下压板， 下 压板滚动槽能够满足下压 头在槽内左右 移动； 测试时， 下压系统和下压系统之间放置待测的岩石样品， 注水系统控制测试时的含水 量。 2.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述若干组偏压弹簧 组件， 每组弹簧组件内的两根偏压弹簧其弹性系数是相同的， 假设弹簧的组数为n， 弹簧的 弹性系数由大到小依次为k1， k2， ……， kn， 即k1>k2> ……>kn， 弹簧的弹性系数、 长度和直径 可根据试验需求确定， 对于土力学试验， 可取较小弹性系数 的弹簧， 对于岩石力学试验， 可 取较大弹性系数的弹簧。 3.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述偏压弹簧的两端 通过螺纹连接分别与弹簧上压 头和弹簧下压 头通过螺纹连接 。 4.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述的右偏压弹簧下 压头上的导向杆 上开设有半圆形的滚轴槽， 滚轴槽内安装有滚轴。 5.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述的右偏压弹簧下 压头注水孔外延伸出滑动管上也开设有半圆形 的滚轴槽， 滚轴槽内安装有滚轴， 而且左偏 压弹簧下压头的储水腔为对应滑动管 的位置， 储水腔 内设置有限位环， 限制滑动管 的完全 脱离储水腔。 6.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述的注水系统还包 括有多头接头， 水泵通过多头 接头与注水 管连接。 7.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述采用的上压板和 下压板为高强度的精钢制成， 假设长方体结构压板的长度设为L， 长度等于试样的长度， 宽 度略大于试样的宽度， 根据强度要求， 厚度只要大于10c m即可满足强度要求， 所有压板的一权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114624099 A 2侧设有n个用于连接不同强度的弹簧的均匀分布的连接扣， 压板可将n个不同强度的弹簧组 件连接为一个整体结构的弹簧系统， 压板与连接弹簧面相对的一面为加载面， 可直接与压 力机的压 头无缝接触。 8.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述的偏压弹簧上下 压头为高强度的精钢制成， 也为长方体结构， 假设不同强度弹簧压头的长度为l＝l1＝l2 ＝……＝ln， 且每个压头的长度l＝L/n， 总长度为L＝l1+l2+……+ln， 偏压弹簧下压头的一 侧设有1个用于连接弹簧的连接扣， 与连接扣所在的面相对的另一面为直接加载于岩土试 样的面。 9.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统， 其特征在于， 所述的右下压头的导 向杆上开设有半圆形的滚轴槽， 滚轴槽内安装有滚轴。 10.根据权利要求1～9中任意一项所述的多功能岩土压缩试验系统的测试方法， 包括 以下步骤： 1)将多功能岩土压缩试验系统安装于材料压缩机上， 即上压板与材料压缩机的上压头 直接接触， 下压板与材料压缩机的下压头直接接触； 将待测样品置于上压系统与下压系统 之间； 2)测试时， 通过材料压缩机向上下压板恒定荷载F， 使多功能岩土压缩试验系统在待测 试样上产生偏压荷载， 并通过注水系统控制加载过程中的含水率和孔隙水压力； 进 行测试； 测试完毕后获得测试 数据； 所述步骤1)中， 在单轴压缩试验中， 需要多功能岩土压缩试验系统， 在双轴和三轴压缩 试验中分别需要两套和多功能岩土 压缩试验系统。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114624099 A 3