一种多组共轭节理岩石可变主应力实验方法及设备

1.一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，该实验设备包括：加载装置（6）、底板（1）、侧板（3）、顶板（4）和承载支架（5）；所述底板（1）上连接所述承载支架（5），所述承载支架（5）上用于放置岩石试样（2），所述承载支架（5）包括三个板体，三个所述板体固定连接并位于三个互相垂直的空间面上，三个所述板体共同构成方形开口槽，所述方形开口槽包裹所述岩石试样（2）的底部顶角，将所述岩石试样（2）的三个面包裹并裸露出另外三个面，三个裸露面上分别设置所述加载装置（6），所述岩石试样（2）相对的两个面分别为所述加载装置（6）和所述板体；处于所述岩石试样（2）上方的所述加载装置（6）顶部固定连接顶板（4），处于所述岩石试样（2）两侧的所述加载装置（6）的外端分别固定连接所述侧板（3），所述侧板（3）的底部连接所述底板（1）；所述加载装置（6）用于施加压力到所述岩石试样（2）的壁面；所述加载装置（6）包括固定板（601）、驱动装置（603）、连接板（604）、旋转座（605）、丝杆（606）、螺纹套（607）、连接杆（609）、压板（611）和限位结构；所述固定板（601）和所述连接板（604）并排设置，所述驱动装置（603）安装在所述固定板（601）和所述连接板（604）之间，所述驱动装置（603）的输出端穿过所述连接板（604）并固定连接所述旋转座（605），所述旋转座（605）可转动地设置在所述连接板（604）上，所述旋转座（605）远离所述驱动装置（603）的一端固定连接所述丝杆（606）的一端，所述丝杆（606）的另外一端螺纹连接所述螺纹套（607），所述螺纹套（607）的侧面连接所述连接杆（609），所述连接杆（609）与所述丝杆（606）的轴线平行，所述连接杆（609）远离所述连接板（604）的一端连接所述压板（611）；所述驱动装置（603）用于驱动所述旋转座（605）转动，使所述丝杆（606）转动；所述连接杆（609）的侧面连接所述限位结构，用于限位所述连接杆（609）围绕所述丝杆（606）转动，从而使所述螺纹套（607）沿着所述丝杆（606）移动，所述压板（611）朝向所述岩石试样（2）的壁面；所述限位结构包括立杆（612）、凸块（613）、挡块（614）、第二限位块（615）、中间板（616）和盖板（617）；所述立杆（612）与所述连接杆（609）平行且间隔设置，所述立杆（612）位于所述连接杆（609）远离所述丝杆（606）的一侧，所述立杆（612）一端固定连接所述连接板（604），所述立杆（612）上设置有第二腰型通孔，所述中间板（616）位于所述第二腰型通孔内，所述中间板（616）朝向所述连接杆（609）的一端固定连接所述第二限位块（615），所述中间板（616）远离所述连接杆（609）的一端可拆卸连接所述盖板（617）；所述连接杆（609）侧面固定连接所述凸块（613），所述凸块（613）端部可拆卸所述挡块（614），所述第二限位块（615）位于所述挡块（614）的转动路径上，所述第二限位块（615）用于抵触所述挡块（614）以形成周向约束；所述中间板（616）可上下滑动的位于所述第二腰型通孔内，所述盖板（617）与所述立杆（612）之间通过齿部（600）以约束竖直高度；通过调节所述第二限位块（615）的高度，改变所述挡块（614）脱离所述第二限位块（615）的行程，以调节所述螺纹套（607）的移动量，从而调节所述压板（611）所施加的最大压力值。 2.根据权利要求1所述的一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，所述侧板（3）设置有四个，其中两个相邻所述侧板（3）上连接所述加载装置（6），另外两个相邻所述侧板（3）分别通过支撑柱（301）固定连接所述板体。 3.根据权利要求2所述的一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，四个所述侧板（3）的底部固定连接升降板（7），所述升降板（7）位于所述底板（1）上方，所述升降板（7）的两端分别设置有倾斜设置的连杆（701），所述连杆（701）的顶部可转动地连接所述升降板（7）的端部，所述连杆（701）的底部可转动地连接滑板（702），所述滑板（702）可滑动地连接所述底板（1）；位于底部的所述板体的底部固定连接限位套，所述升降板（7）上可滑动地穿过顶杆，所述顶杆顶部可滑动地穿过所述限位套，位于底部的所述板体上设置有与所述顶杆适配的通孔，所述通孔与所述限位套同轴设置，所述顶杆的底部连接所述底板（1）；所述顶板（4）的两端分别可转动的连接滑杆（401）的顶部，其中相对的两个所述侧板（3）上设置有与所述滑杆（401）适配的通孔，所述滑杆（401）可滑动地穿过所述通孔，所述底板（1）上设置有与所述滑杆（401）适配的定位孔，所述滑杆（401）的底部依次穿过所述升降板（7）、所述滑板（702）并位于所述定位孔内；所述定位孔内固定连接凸起（402），所述滑杆（401）的底部设置有与所述凸起（402）适配的环形槽，所述环形槽上开设有缺口部，所述凸起（402）用于穿过所述缺口部并转动之后卡接在所述环形槽内，以形成对所述滑杆（401）的轴向约束；所述滑杆（401）用于朝上滑动以脱离所述滑板（702），从而使所述升降板（7）在自重作用下降，使所述顶杆顶起所述岩石试样（2）。 4.根据权利要求1所述的一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，所述限位结构还包括第一限位块（618）、传动块（619）、伸缩杆（620）和升降机构；所述立杆（612）上设置有第一腰型通孔，所述第一腰型通孔内设置所述传动块（619），所述传动块（619）朝向所述连接杆（609）的一端固定连接所述第一限位块（618），所述第一限位块（618）位于所述第二限位块（615）的上方，所述传动块（619）远离所述连接杆（609）的一端固定连接所述伸缩杆（620），所述伸缩杆（620）与所述立杆（612）平行，所述伸缩杆（620）远离所述传动块（619）的一端连接所述升降机构，用于升降所述第一限位块（618）；当所述丝杆（606）转动使所述压板（611）朝向所述岩石试样（2）运动时，所述第一限位块（618）移动至最高高度，所述第一限位块（618）底部与所述第二限位块（615）顶部形成间隔；当所述挡块（614）脱离所述第二限位块（615）时，所述挡块（614）进入到所述第二限位块（615）上方的间隔内；当所述丝杆（606）转动使所述压板（611）远离所述岩石试样（2）运动时，所述第一限位块（618）移动至最低高度，所述第一限位块（618）底部与所述第二限位块（615）顶部贴合；所述挡块（614）抵接所述第一限位块（618）下端并运动至所述第二限位块（615）上。 5.根据权利要求4所述的一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，所述升降机构包括直线推动装置（621）；所述直线推动装置（621）安装在所述连接板（604）上，所述直线推动装置（621）的输出端固定连接所述伸缩杆（620）底部，所述直线推动装置（621）用于推动所述伸缩杆（620）升降。 6.根据权利要求1所述的一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，三个所述加载装置（6）的固定板（601）分别固定连接所述顶板（4）和两个所述侧板（3）。 7.一种多组共轭节理岩石可变主应力实验方法，应用于权利要求1所述的一种多组共轭节理岩石可变主应力实验设备，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，试样加工：加工岩石试样（2）；步骤二，将岩石试样（2）放置于承载支架（5）上，承载支架（5）包括三块板体，三块板体固定连接并包裹岩石试样（2）底部的一个顶角，使岩石试样（2）裸露出三个面，其三个裸露面上分别设置加载装置（6），岩石试样（2）相对的两个面分别为加载装置（6）和板体；步骤三，通过加载装置（6）对岩石试样（2）施压：（a）三个加载装置（6）同时加载压力 ， 和 ，并且使 ；（b）保持 恒定，加载 至 ，卸载 至 ，使 变为最大主应力， 为最小主应力，待其稳定后，恢复 ；（c）保持 恒定，加载 至 ，卸载 至 ，使 变为最大主应力， 为最小主应力，待其稳定后，恢复 ；（d）保持 恒定，继续加载 至 ，卸载 至 ，使 变为最大主应力， 为最小主应力，待其稳定后，恢复 ；步骤四，递增 并重复步骤三直到岩石试样（2）被破坏。