柔性边界加载试验机研制

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1、第23卷第10期岩石力学与工程学报23(10)：1760～17642004年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2004*柔性边界加载试验机研制孟祥跃李世海张均锋(中国科学院力学研究所北京100080)摘要现有的土力学试验机都是刚性边界加载，也就是等位移边界加载。这种试验机基本上是以研究均匀材料为目的，并且，它主要用于研究材料内部一点的应力-应变状态和强度准则。而实际的土石混合体和破碎岩体内部包含有结构面和节理面等，它们是非均匀、非连续的，在外力的作用下其内部的应力分布是不均匀的。对于这种材料

2、，其真正的受力条件是等应力边界条件。为此，介绍了一种自行研制的三轴试验机——柔性边界加载试验机。该试验装置可以更好地从均匀加载的角度研究非均匀、非连续介质的变形及破坏规律。对这种试验机的原理和设计作了说明；推导出了轴压、围压、平衡压之间的协调关系；同时，还介绍了超声波位移测量系统以及压制试样的装置和压制过程。关键词岩土力学，试验机，柔性边界，轴压，围压，平衡压，超声波位移测量分类号TU415文献标识码A文章编号1000-6915(2004)10-1760-05STUDYANDMANUFACTUREOFFLEXIBLEBOUNDARYLOADINGTEST

3、INGMACHINEMengXiangyue，LiShihai，ZhangJunfeng(InstituteofMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Beijing100080China)AbstractExistingtestingmachinesforrockandsoilmechanicsandgeo-engineeringareallunderstiffboundaryloading，thatis，allthedisplacementsateverypointofboundarysurfaceareequal

4、.Thesekindsoftestingmachinesareaimedathomogeneousmaterials.Theexistingtestingmachinesaremainlyusedtostudystress-strainstateandstrengthcriterionatapointinsidehomogeneousmaterials.Thisdoesnotcorrespondwiththefracturepatternsofrockandsoilmixtureorfracturedrock.Thereasonisthatthesema

5、terialscontainstructuralfacesandjointfaces，andtheyareinhomogeneousanddiscontinuous.Whileexternalforcesareappliedonthem，thestressdistributioninsidematerialsisuneven.Forthesematerials，therealstateisthatstressesactingoneverypointofboundarysurfaceareequal.Inordertostudythemechanicalb

6、ehaviourofrockandsoilmixtureorfracturedrock，anewtypeoftriaxialcompressivetestmachineisdeveloped，namelyflexibleboundaryloadingtestingmachine.Thistestingmachineisgoodatstudyingthedeformationandfailureofinhomogeneousanddiscontinuousmediafromtheangleofloadingequability.Theworkingprin

7、cipleanddesignthoughtofthismachineareillustrated.Thecorrelationamongaxialpressure，confiningpressureandbalancepressureisderived.Atthesametime，theapplicationofultrasonicdisplacementmeasuringsystemtoflexibleboundaryloadingtestingmachineandthemakingprocessoftestsamplearealsopresented

8、.Keywordsrockandsoilmechanics，testingmac