一种岩石力学试验装置及试验方法

1.本发明属于岩石类材料室内压拉剪组合力学试验技术领域，具体涉及一种岩石力学试验装置及试验方法。


背景技术：

2.工程中的固体材料主要有岩石、混凝土、钢结构等。在工程现场中存在多种复杂的固体材料发生破坏的现象，其中，固定材料的破坏形式往往并不是单一存在的，为了有效解释工程现场存在的破坏情况，需要通过试验来研究固体材料破坏的规律。由于工程现场存在试验条件有限、环境干扰等多种不利因素，因而户外现场的试验难以有效的完成试验过程中数据的监测作业，进而无法确保力学试验的准确性，因此，室内力学试验成为了模拟现场材料破坏的主要方式。在工程现场中，材料往往会受到压缩和拉伸的共同作用，或者拉伸和剪切的共同作用。然而在以往的室内试验过程中均只是关注了单一的破坏方式，例如，单一的压缩试验，单一的拉伸试验，单一的剪切试验，这样，并不能足以揭示固体材料破坏的规律。
3.目前针对压缩试验出现了诸多的试验装置，可实现多维的应力加载，可充分的模拟现场的应力环境。而对于拉伸和剪切的试验装置较少，并没有一套能将拉伸和剪切结合的多维应力试验装置，也没有能实现多维应力下的应力类型自由转换的岩石力学压拉剪试验装置。通过单轴拉伸试验、单轴剪切试验仅仅能解释材料受到的一种破坏状态，并不能全面地反应材料受到的破坏规律，因此，目前存在的试验装置功能较为单一，很难解释工程现场存在的拉伸和剪切组合破坏规律。随着工程现场应力环境的复杂化，材料受到破坏的形式愈加复杂，且多为深部环境下的材料破坏。因此，急需提供一种能有助于揭示岩石试样的破坏规律的岩石类材料压拉剪组合加载的试验装置及方法。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种岩石力学试验装置及试验方法，该装置结构简单、稳定性好，可将外部荷载转换为其他类型的应力，其能同时实现岩石类材料多种不同形式的加载作用，可再现多种材料的破坏类型，有助于揭示岩石试样的破坏规律，其适用性广泛，具有广阔的应用前景；该方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以对复合破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种岩石力学试验装置，包括z向压拉连动体、z向引伸计和压拉加载单元一；
6.所述z向压拉连动体由z向上压板、z向上拉板、z向下拉板、z向下压板、z向上连接杆和z向下连接杆组成；所述z向上压板、z向上拉板、z向下拉板和z向下压板由上到下依次水平地设置；所述z向上拉板在其四周处开设有四个上通孔，四个上通孔分布于同一个矩形的四个顶点上，z向上拉板的下部在四个上通孔的内侧固定连接有连接凸台a，连接凸台a的下部沿x方向开设有多个t型凹槽a，且每个t型凹槽a的长度方向均沿y向延伸；所述z向下拉
板在其四周开设有四个下通孔，四个下通孔分布于同一个矩形的四个顶点上，且四个下通孔对应在四个上通孔的外围，z向下拉板的上部在四个下通孔的内侧固定连接有连接凸台b，连接凸台b的上部沿x方向开设有多个t型凹槽b，且每个t型凹槽b的长度方向均沿y向延伸；四根z向上连接杆分别滑动地插装在四个上通孔中，并形成z向矩形承载框架的四条棱边；四根z向上连接杆的上端分别与z向上压板下端面的四周固定连接，其下端分别与z向下拉板上端面的四周固定连接；四根z向下连接杆分别滑动地插装在四个下通孔中，且其上端分别与z向上拉板下端面的四周固定连接，其下端分别与z向下压板上端面的四周固定连接；
7.所述z向引伸计沿z向设置，其上端与连接凸台a固定连接，其下端与连接凸台b固定连接；
8.所述压拉加载单元一由相对设置的一对加载单体一组成，一对加载单体一之间形成z向试样承载空间；上侧的加载单体一的上部固定连接有多个t型凸块a，多个t型凸块a分别与多个t型凹槽a相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽a中；下侧的加载单体一的下部固定连接有多个t型凸块b，多个t型凸块b分别与多个t型凹槽b相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽b中。
9.在该技术方案中，使四根z向上连接杆滑动地插装于z向上拉板四角处的四个上通孔中，同时，使四根z向上连接杆的上端与z向上压板下端面的四周固定连接，使四根z向上连接杆的下端与z向下拉板上端面的四周固定连接，这样便可以利用z向上连接杆将分别位于z向上拉板上下两侧的z向上压板和z向下拉板进行可靠地连接，这样，在z向上压板上施加压力后，便可以通过四根z向上连接杆将压力可靠地传递给z向下拉板，进而能将来自上方的压力转化为向下的拉力。使四根z向下连接杆滑动地插装于z向下拉板四角处的四个下通孔中，同时，使四根z向下连接杆的上端与z向上拉板下端面的四周固定连接，使四根z向下连接杆的下端与z向下压板上端面的四周固定连接，这样便可以利用z向下连接杆将分别位于z向下拉板上下两侧的z向上拉板和z向下压板进行可靠地连接，这样，在z向下压板上具有反力时，便可以通过四根z向下连接杆将反力可靠地传递给z向上拉板，进而能将来自下方的压力转化为向上的拉力。这样，通过z向上压力的加载便可以有效的转化为z向上方向相反的一对拉力，从而可以有效的作用于试样的上下两端，实现对试样的拉力加载试验。通过z向引伸计的设置，可以实时地采集z向上拉板和z向下拉板之间距离的变化量信号，进而可以实时获取试验过程中z向的位移变化值。使z向上拉板的下部固定连接有连接凸台a，并于连接凸台a的下部开设有多个t型凹槽a，使z向下拉板的上部固定连接有连接凸台b，并于连接凸台b的上部开设有多个t型凹槽b，同时，使位于上侧的加载单体一上部固定连接有多个t型凸块a，使位于下侧的加载单体一的下部固定连接有多个t型凸块b，这样，便可以利用t型凹槽与t型凸台的配合来进行加载单体一的快速装配或快速脱离作业。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的z向单轴压拉试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
10.作为一种优选，还包括底座、y向支撑台、y向压拉连动体、y向引伸计和压拉加载单元二；
11.所述底座的尺寸较z向下压板的尺寸大，其固定安装在z向下压板的下端；
12.所述y向支撑台的数量为两个，且分别位于z向下压板外部的左右两侧，所述y向支
撑台由立柱一和横梁一组成，所述立柱一的下端垂直地固定连接在底座的上端面，所述横梁一水平地固定连接在立柱一的上端，其长度方向均沿y方向延伸，且其靠近z向下压板的一端位于z向上拉板及z向下拉板的外侧；
13.所述y向压拉连动体与z向压拉连动体的中心位置相重合，y向压拉连动体由y向左压板、y向左拉板、y向右拉板、y向右压板、y向左连接杆和y向右连接杆组成；所述y向左压板、y向左拉板、y向右拉板和y向右压板由左到右依次竖直地设置，且y向左压板和y向左拉板的下端沿均与左侧y向支撑台上横梁一的上端面滑动配合，y向右拉板和y向右压板的下端沿均与右侧y向支撑台上横梁一的上端面滑动配合；所述y向左拉板在其对角处开设有两个左通孔，其右部在两个左通孔的内侧固定连接有连接凸台c，连接凸台c的右部沿z方向开设有多个t型凹槽c，且每个t型凹槽c的长度方向均沿x向延伸；所述y向右拉板在其对角处开设有两个右通孔，其左部在两个右通孔的内侧固定连接有连接凸台d，连接凸台d的左部沿z方向开设有多个t型凹槽d，且每个t型凹槽d的长度方向均沿x向延伸；两个左通孔与两个右通孔相交错地设置，两根y向左连接杆分别滑动地插装在两个左通孔中，其左端分别与y向左压板右端面上的对角处固定连接，其右端分别与y向右拉板左端面上的对角处固定连接；两根y向右连接杆分别滑动地插装在两个右通孔中，其左端分别与y向左拉板右端面上的对角处固定连接，其右端分别与y向右压板左端面上的对角处固定连接；两根y向左连接杆和两根y向右连接杆形成y向矩形承载框架的四条棱边，且y向矩形承载框架位于z向矩形承载框架的内侧，并位于z向试样承载空间的外侧；
14.所述y向引伸计沿y向设置，其左端与连接凸台c固定连接，其右端与连接凸台d固定连接；
15.所述压拉加载单元二由相对设置的一对加载单体二组成，一对加载单体二之间形成y向试样承载空间；左侧的加载单体二的左部固定连接有多个t型凸块c，多个t型凸块c分别与多个t型凹槽c相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽c中；右侧的加载单体二的右部固定连接有多个t型凸块d，多个t型凸块d分别与多个t型凹槽d相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽d中。
16.在该技术方案中，利用滑动穿设于y向左拉板对角处两个左通孔中的两根y向左连接杆分别连接y向左压板和y向右拉板，利用滑动穿设于y向右拉板对角处两个右通孔中的两根y向右连接杆分别连接y向左拉板和y向右压板，这样，在利用y向左压板和y向右压板施加相向的压力后，便可以通过两根y向左连接杆和两根y向右连接杆将相向的压力转换为相背的拉力，从而便可以从y向上对试样进行拉力加载试验。使由两根y向左连接杆和两根y向右连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边位于由四根z向上连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边的内侧，同时，使y向压拉连动体与z向压拉连动体的中心位置相重合，这样，便可以在z向压拉连动体的基础上增加了y向压拉连动体，进而使z向压拉连动体和y向压拉连动体能共同作用于同一个试样，由此可以实现z轴和y轴的双轴压拉试验。在z向下压板的下方安装底座，并在底座上于z向下压板的左右两侧分别设置两个y向支撑台，同时，利用每侧y向支撑台上横梁一的上端面为同侧的y向压板和y向拉板提供滑动支撑面，可以确保在施加y向的压力的过程中能够使y向左压板、y向左拉板、y向右拉板和y向右压板仅在y向上平滑地移动，而不会产生z向上的位移，从而有效确保了y向压力的施加效果。通过y向引伸计的设置，可以实时地采集y向左拉板和y向右拉板之间距离的变化量信号，进而可以
实时获取试验过程中y向的位移变化值。使y向左拉板右部固定连接有连接凸台c，并于连接凸台c的右部开设有多个t型凹槽c，使y向右拉板的左部固定连接有连接凸台d，并于连接凸台d的左部开设有多个t型凹槽d，同时，使位于左侧的加载单体二的左部固定连接有多个t型凸块c，使位于右侧的加载单体二的右部固定连接有多个t型凸块d，这样，便可以利用t型凹槽与t型凸台的配合来进行加载单体二的快速装配或快速脱离作业。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的z向和y向双轴压拉试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
17.作为一种优选，还包括x向支撑台、x向压拉连动体、x向引伸计和压拉加载单元三；
18.所述x向支撑台的数量为两个，且分别位于x向下压板外部的前后两侧，所述x向支撑台由立柱二和纵梁二组成，所述立柱二的下端垂直地固定连接在底座的上端面，所述纵梁二水平地固定连接在立柱二的上端，其长度方向均沿x向延伸，且其靠近x向下压板的一端位于z向上拉板及z向下拉板的外侧；
19.所x向压拉连动体、y向压拉连动体和z向压拉连动体三者的中心位置相重合，x向压拉连动体由x向前压板、x向前拉板、x向后拉板、x向后压板、x向前连接杆和x向后连接杆组成；所述x向前压板、x向前拉板、x向后拉板、x向后压板由前到后依次竖直地设置，且x向前压板和x向前拉板的下端沿均与前侧x向支撑台上纵梁二的上端面滑动配合，x向后拉板和x向后压板的下端沿均与后侧x向支撑台上纵梁二的上端面滑动配合；所述x向前拉板在其对角处开设有两个前通孔，其后部在两个前通孔内侧固定连接有连接凸台e，连接凸台e的后部沿z向开设有多个t型凹槽e，且每个t型凹槽e的长度方向均沿y向延伸；所述x向后拉板在其对角处开设有两个后通孔，且两个后通孔与两个前通孔相交错地设置，x向后拉板前部在两个后通孔内侧固定连接有连接凸台f，连接凸台f的前部沿z向开设有多个t型凹槽f，且每个t型凹槽f的长度方向均沿y向延伸；两根x向前连接杆分别滑动地插装在两个前通孔中，其前端分别与x向前压板后端面上的对角处固定连接，其后端分别与x向后拉板前端面上的对角处固定连接；两根x向后连接杆分别滑动地插装在两个在后通孔中，其前端分别与x向前拉板后端面上的对角处固定连接，其后端分别与x向后压板后端面上的对角处固定连接；两根x向前连接杆和两根x向后连接杆形成x向矩形承载框架的四条棱边，且x向矩形承载框架位于z向矩形承载框架和y向矩形承载框架之间；
20.所述x向引伸计沿x向设置，其前端与连接凸台e固定连接，其后端与连接凸台f固定连接；
21.所述压拉加载单元三由相对设置的一对加载单体三组成，一对加载单体三之间形成x向试样承载空间；前侧的加载单体三的前部固定连接有多个t型凸块e，多个t型凸块e分别与多个t型凹槽e相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽e中；后侧的加载单体三的后部固定连接有多个t型凸块f，多个t型凸块f分别与多个t型凹槽f相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽f中；
22.所述加载单体一为压拉加载块一，一对压拉加载块一相对的一面均为水平平面结构，所述加载单体二为压拉加载块二，一对压拉加载块二相对的一面均为竖直平面结构，所述加载单体三为压拉加载块三，一对压拉加载块三相对的一面均为竖直平面结构。
23.在该技术方案中，利用滑动穿设于x向前拉板对角处两个前通孔中的两根x向前连接杆分别连接x向前压板和x向后拉板，利用滑动穿设于x向后拉板对角处两个后通孔中的
两根x向后连接杆分别连接x向前拉板和x向后压板，这样，在利用x向前压板和x向后压板施加相向的压力后，便可以通过两根x向前连接杆和两根x向后连接杆将相向的压力转换为相背的拉力，从而便可以从x向上对试样进行拉力加载试验。使由两根x向前连接杆和两根x向后连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边位于由四根z向上连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边的内侧，且位于由两根y向左连接杆和两根y向右连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边的外侧，同时，使x向压拉连动体、y向压拉连动体与z向压拉连动体的中心位置相重合，这样，便可以在z向压拉连动体和y向压拉连动体的基础上增加了x向压拉连动体，进而使x向压拉连动体、z向压拉连动体和y向压拉连动体能共同作用于同一个试样，由此可以实现x轴、z轴和y轴的三轴压拉试验。在底座上于z向下压板的前后两侧分别设置两个x向支撑台，同时，利用每侧x向支撑台上纵梁二的上端面为同侧的x向压板和x向拉板提供滑动支撑面，可以确保在施加x向的压力的过程中能够使x向前压板、x向前拉板、x向后拉板和x向后压板仅在x向上平滑地移动，而不会产生z向上的位移，从而有效确保了x向压力的施加效果。通过x向引伸计的设置，可以实时地采集x向前拉板和x向后拉板之间距离的变化量信号，进而可以实时获取试验过程中x向的位移变化值。使x向前拉板的后部固定连接有连接凸台e，并于连接凸台e的后部开设有多个t型凹槽e，使x向后拉板前部固定连接有连接凸台f，并于连接凸台f的前部开设有多个t型凹槽f，同时，使位于前侧的加载单体三的前部固定连接有多个t型凸块e，使位于后侧的加载单体三的后部固定连接有多个t型凸块f，这样，便可以利用t型凹槽与t型凸台的配合来进行加载单体三的快速装配或快速脱离作业。使加载单体一、加载单体二和加载单体三均由一对具有平面结构的压拉加载块组成，可以有效避免在试验过程中出现彼此间干扰的情况，进而可以确保三轴压拉试验过程的顺利进行，并能使试验结果的准确性更高。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的x向、z向和y向三轴压拉试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
24.作为一种优选，所述加载单体一为单轴拉剪槽，上侧的单轴拉剪槽下端的左半部分固定连接有竖向延伸的第一加载部，第一加载部的内部具有匚形槽，下侧的单轴拉剪槽上部的右半部分固定连接有竖向延伸的第二加载部，第二加载部的内部具有匚形槽，第一加载部和第二加载部的竖向尺寸相适配，第一加载部和第二加载部的槽口相对地设置，且在左右相对齐时，二者之间间隙配合，并在两个匚形槽之间形成口字形的一维压拉剪试样容纳空间。
25.在该技术方案中，使上侧加载单体一下端的左部固定连接带有匚形槽的第一加载部，使下侧加载单体一上端的右部固定连接带有匚形槽的第二加载部，同时，使第一加载部和第二加载部的槽口相对地设置，这样，当在z向上压板上施加压力时，便可以通过z向上连接杆将压力传递给z向下拉板，进而转化为对下侧加载单体一向下的拉力，同时，z向下压板上产生的反力，可以通过z向下连接杆传递给z向上拉板，进而转化为对上侧加载单体一向上的拉力。由于第一加载部和第二加载部之间具有方向相反的一对拉力，这样，当将试样放置于由两个匚形槽之间形成的一维压拉剪试样容纳空间中时，便可以通过z向上压力的施加来进行一维压拉剪试验；该过程中，可通过z向引伸计获取一维压拉剪试验过程中z向的位移变化值。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的一维压拉剪试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
26.作为一种优选，还包括y向左加载横梁和y向右加载横梁；
27.所述加载单体二为压拉加载块二，一对压拉加载块二相对的一面均为竖直平面结构；
28.所述加载单体一为双轴拉剪槽，上侧的双轴拉剪槽的上部通过多个t型凸块a沿y向可滑动地插装于多个t型凹槽a中，上侧的双轴拉剪槽的下部固定连接有竖向延伸的第三加载部，第三加载部的内部具有凵形槽，下侧的双轴拉剪槽的下部通过多个t型凸块b沿y向可滑动地插装于多个t型凹槽b中，下侧的双轴拉剪槽的上部固定连接有竖向延伸的第四加载部，第四加载部的内部具有凵形槽，第三加载部和第四加载部在横向上和纵向上的尺寸相适配，第三加载部和第四加载部的槽口相对地设置，且在上下相对齐时，二者之间间隙配合，并在两个凵形槽之间形成口字形的二维压拉剪试样容纳空间；
29.所述y向左加载横梁的两端固定连接有两个限位块a，所述y向右加载横梁的两端固定连接有两个限位块b；在左侧的压拉加载块二和第三加载部彼此相对的一面固定连接有两个限位插槽a，两个限位插槽a在相对的一面开设有与y向左加载横梁尺寸相适配的侧开口滑槽a，两个限位插槽a在上端开设有与所述限位块a尺寸相适配的上安装开口a，y向左加载横梁的两端沿z向可滑动地插装在两个限位插槽a的侧开口滑槽a中，且两个限位块a由上安装开口a插入，并沿z向可滑动地插装在两个限位插槽a的内部；在右侧的压拉加载块二和第四加载部彼此相对的一面固定连接有两个限位插槽b，两个限位插槽b在相对的一面开设有与y向右加载横梁尺寸相适配的侧开口滑槽b，两个限位插槽b在上端开设有与所述限位块b尺寸相适配的上安装开口b，y向右加载横梁的两端沿z向可滑动地插装在两个限位插槽b的侧开口滑槽b中，且两个限位块b由上安装开口b插入，并沿z向可滑动地插装在两个限位插槽b的内部。
30.在该技术方案中，使上侧的加载单体一通过上部的多个t型凸块a沿y向可滑动地装配于z向上拉板下部的多个t型凹槽a中，并于上侧加载单体一的下端固定连接带有凵形槽的第三加载部，同时，使下侧的加载单体一通过下部多个t型凸块b沿y向可滑动地装配于z向下拉板上部的多个t型凹槽b中，并于下侧加载单体一上端固定连接带有凵形槽的第四加载部，可以使第三加载部和第四加载部具有沿y向的滑动能力。再利用y向左加载横梁建立左侧压拉加载块二与第三加载部的连接，利用y向右加载横梁建立右侧压拉加载块二与第四加载部的连接，这样，便可以利用y左压板和y向右压板上施加的压力来推动第三加载部和第四加载部相向地移动，从而便于实现剪切力的施加。由于第三加载部同时与z向上拉板和y向左拉板建立了连接，第四加载部同时与z向下拉板和y向右拉板建立了连接，这样，利用z向上压板上施加压力，便可以使第三加载部和第四加载部相互远离，进而能在z向上向位于两个凵形槽之间的试样施加一对方向相反的拉力，与此同时，可以利用y向上施加的一对相向压力分别作用于第三加载部和第四加载部，进而可以通过第三加载部和第四加载部分别作用于位在两个凵形槽之间的试样的上部和下部，并产生对试样在y向上的剪切力，从而可以进行二维拉压剪试验。该过程中，可通过z向引伸计获取二维压拉剪试验过程中z向的位移变化值，可通过y向引伸计获取二维压拉剪试验过程中y向的位移变化值。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的二维压拉剪试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
31.本装置结构简单、稳定性好，可将外荷载转换为其他类型的应力，其能同时实现岩
石类材料多种不同形式的加载作用，可再现多种材料的破坏类型，有助于揭示岩石试样的破坏规律，其适用性广泛，具有广阔的应用前景。
32.本发明还提供了一种岩石力学试验方法，采用一种岩石力学试验装置进行单轴压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一，包括以下步骤：
33.s11：先将试样放置在z向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一相对地粘紧在试样的上下两端面上，再利用夹具将一对压拉加载块一向试样方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
34.s12：在z向上压板的上端施加垂直向下的设定压力，使压应力通过z向上连接杆传递至z向下拉板，并通过z向下拉板产生垂直向下的拉力，与此同时，z向下压板受到支撑面垂直向上的压力，且压应力通过z向下连接杆传递至z向上拉板，并通过z向上拉板产生垂直向上的拉力，进而一对拉应力同时作用于试样的上下两端，持续进行压力的施加，直至拉应力大于试样自身的单轴抗拉强度并产生破坏时停止试验；
35.在该过程中，利用z向引伸计记录单轴压拉过程中，试样在z向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计上连接的信号线将数据传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样在z向上的位移变化值。
36.该单轴压拉试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用所施加的单轴压应力转化为对试样的拉应力，进而可以利用单轴拉应力作用于试样，从而可以对单轴拉应力条件下的破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向上的位移变化量。
37.本发明还提供了一种岩石力学试验方法，采用一种岩石力学试验装置进行双轴压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一，使加载单体二为压拉加载块一，包括以下步骤：
38.s21：先将试样放置在z向试样承载空间和y向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一相对地粘紧在试样的上下两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块二相对地粘紧在试样的左右两端面上，再利用一套夹具将一对压拉加载块一向试样方向夹紧，利用另一套夹具将一对压拉加载块二向试样方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
39.s22：在z向上压板的上端施加垂直向下的设定压力一，并同时在y向左压板和y向右压板的外端面施加相向的设定压力二，进而在z向上产生一对拉应力，在y向上产生一对拉应力，两对拉应力相互垂直且各自方向相反的作用于试样，持续进行压力的施加，直至两对拉应力大于试样自身双轴的抗拉强度并产生破坏时停止试验；
40.该过程中，利用z向引伸计记录试样在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计记录试样在y向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计上连接的信号线、y向引伸计上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样在z向和y向上的位移变化值。
41.该双轴压拉试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用所施加的z轴压应力转化为对试样在z向上的拉应力，同时，可以利用所施加的y轴的压应力转化为对试样在y向上的拉应力，进而可以利用z和y双轴拉应力同时作用于试样，从而可以对双轴拉应力条件下的破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察，同时，能够同步
获取试验过程中试样在z向和y向上的位移变化量。
42.本发明还提供了一种岩石力学试验方法，采用一种岩石力学试验装置进行三轴拉压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一，使加载单体二为压拉加载块一，使加载单体三为压拉加载块三，包括以下步骤：
43.s31：先将试样放置在z向试样承载空间、y向试样承载空间和x向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一相对地粘紧在试样的上下两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块二相对地粘紧在试样的左右两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块三相对地粘紧在试样的前后两端面上，再利用第一套夹具将一对压拉加载块一向试样方向夹紧，利用第二套夹具将一对压拉加载块二向试样方向夹紧，利用第三套夹具将一对压拉加载块三向试样方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
44.s32：在z向上压板的上端施加垂直向下的设定压力一，并同时在y向左压板和y向右压板的外端面施加相向的设定压力二，在x向前压板和x向后压板的外端面施加相向的设定压力三，进而在z向上产生一对拉应力，在y向上产生一对拉应力、在x向上产生一对拉应力，三对拉应力两两相互垂直且各自方向相反的作用于试样，持续进行压力的施加，直至三对拉应力大于试样自身三轴的抗拉强度并产生破坏时停止试验；
45.该过程中，利用z向引伸计记录试样在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计记录试样在y向产生的位移变化量信号，利用x向引伸计记录试样在x向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计上连接的信号线、y向引伸计上连接的信号线和x向引伸计上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样在z向、y向和x向上的位移变化值，并根据z向、y向和x向上的位移变化值获得试样的体积应变量。
46.该三轴压拉试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用所施加的z轴压应力转化为对试样在z向上的拉应力，同时，可以利用所施加的y轴的压应力转化为对试样在y向上的拉应力，可以利用所施加的x轴的压应力转化为对试样在x向上的拉应力，进而可以利用x、y和z三轴拉应力同时作用于试样，从而可以对三轴拉应力条件下的破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在x向、y向和z向上的位移变化量，进一步能得到试样的体积变化量，可进一步方便地计算出试样体积应变。
47.本发明还提供了一种岩石力学试验方法，采用一种岩石力学试验装置进行一维压拉剪试验，包括以下步骤：
48.s41：先使一对单轴拉剪槽左右相互对齐，并于二者之间形成口字形的一维压拉剪试样容纳空间，再将试样放置在一维压拉剪试样容纳空间的中心位置；
49.s42：在z向上压板的上端施加垂直向下的设定压力，使压应力通过z向上连接杆传递至z向下拉板，并通过z向下拉板产生垂直向下的拉力，与此同时，z向下压板受到支撑面垂直向上的压力，且压应力通过z向下连接杆传递至z向上拉板，并通过z向上拉板产生垂直向上的拉力，向上的拉力通过第一加载部作用于试样下端的左部，并产生垂直向上的剪切力，向下的拉力通过第二加载部作用于试样上端的右部，并产生垂直向下的剪切力，进而z向上的一对拉应力转化为方向相反的一对剪切力，并同时作用于试样的上下两端，持续进
行压力的施加，直至单轴剪切力大于试样自身的抗拉剪强度并产生破坏时停止试验；
50.在该过程中，利用z向引伸计记录单轴压拉过程中，试样在z向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计上连接的信号线将数据传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样在z向上的位移变化值。
51.该一维压拉剪试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用垂直方向所施加的单轴压应力转化为对试样的拉力和剪切力，从而可以对在垂直方向同时存在拉应力和剪切力条件下的复合破坏类型进行有效的模拟，并能实现破坏过程的直观观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向上的位移变化量。
52.本发明还提供了一种岩石力学试验方法，采用一种岩石力学试验装置进行二维压拉剪试验，包括以下步骤：
53.s51：先使一对双轴拉剪槽上下相互对齐，并于二者之间形成口字形的二维压拉剪试样容纳空间，再将试样放置在二维压拉剪试样容纳空间的中心位置；
54.s52：在z向上压板的上端施加垂直向下的设定压力一，同时，在y向左压板和y向右压板的外端面施加相向的设定压力二，进而在z向上产生一对拉应力作用于试样的上下两端，在y向上产生一对拉应力，一对拉应力分别相反地作用于第三加载部和第四加载部，进而使第三加载部和第四加载部在y向上有向相互远离彼此的滑动趋势，并形成双轴剪切应力，持续进行压力的施加，直至双轴剪切应力大于试样自身的抗拉剪强度并产生破坏时停止试验；
55.该过程中，利用z向引伸计记录试样在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计记录试样在y向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计上连接的信号线、y向引伸计上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样在z向和y向上的位移变化值。
56.该二维压拉剪试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，不仅可以利用z向所施加的压应力转化为对试样在z向上的拉力，同时，可以利用y向所施加的压应力转化为对试样在y向上的拉力和剪切力，从而可以对z向拉伸作用下，y向同时存在拉应力和剪切力条件下的复合破坏类型进行有效的模拟，并能实现破坏过程的直观观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向和y向上的位移变化量。
附图说明
57.图1是本发明中实施例一的结构示意图；
58.图2是本发明利用实施例一进行单轴压拉试验的状态示意图；
59.图3是本发明中实施例二的结构示意图；
60.图4是本发明利用实施例二进行双轴压拉试验的状态示意图；
61.图5是本发明中实施例三的结构示意图一；
62.图6是本发明中实施例三的结构示意图二；
63.图7是本发明中实施例四的结构示意图；
64.图8是本发明利用实施例四进行一维压拉剪试验的状态示意图；
65.图9是本发明中实施例五的结构示意图一；
66.图10是本发明中实施例五的结构示意图二；
67.图11是本发明利用实施例五进行二维压拉剪试验的状态示意图。
68.图中：1、z向压拉连动体，2、z向上压板，3、z向下压板，4、z向上拉板，5、z向下拉板，6、z向上连接杆，7、z向下连接杆，8、z向引伸计，9、压拉加载块一，10、单轴拉剪槽，11、y向压拉连动体，12、底座，13、y向支撑台，14、立柱一，15、横梁一，16、y向左压板，17、y向左拉板，18、y向右拉板，19、y向右压板，20、y向左连接杆，21、y向右连接杆，22、y向引伸计，23、双轴拉剪槽，24、连接凸台a，25、连接凸台b，26、t型凹槽a，27，t型凹槽b，28、t型凸块a，29、t型凸块b，30、t型凹槽c，31、t型凹槽d，32、t型凸块c，33、t型凸块d，34、压拉加载块二，35、第一加载部，36、第二加载部，37、y向左加载横梁，38、y向右加载横梁，39、第三加载部，40、第四加载部，41、x向支撑台，42、x向压拉连动体，43、x向引伸计，44、立柱二，45、纵梁二，46、x向前压板，47、x向前拉板，48、x向后拉板，49、x向后压板，50、x向前连接杆，51、x向后连接杆，52、连接凸台c，53、连接凸台d，54、连接凸台f，55、t型凹槽f，56、t型凸块f，57、压拉加载块三，58、限位块a，59、限位块b，60、限位插槽a，61、限位插槽b，62、试样。
具体实施方式
69.下面结合实施例对本发明作进一步说明。
70.实施例1：
71.如图1和图2所示，本实施例提供了一种岩石力学试验装置，包括z向压拉连动体1、z向引伸计8和压拉加载单元一；
72.所述z向压拉连动体1由z向上压板2、z向上拉板4、z向下拉板5、z向下压板3、z向上连接杆6和z向下连接杆7组成；作为一种优选，z向上压板2和z向下压板3的尺寸相同，其中，z向下压板3上的四角处可以开设有四个安装孔，从而便于与下方的底座或支撑面进行固定连接。作为一种优选，z向上拉板4和z向下拉板5的尺寸相同。
73.所述z向上压板2、z向上拉板4、z向下拉板5和z向下压板3由上到下依次水平地设置；所述z向上拉板4在其四周处开设有四个上通孔，四个上通孔分布于同一个矩形的四个顶点上，z向上拉板4的下部在四个上通孔的内侧固定连接有连接凸台a24，连接凸台a24的下部沿x方向开设有多个t型凹槽a26，且每个t型凹槽a26的长度方向均沿y向延伸；所述z向下拉板5在其四周开设有四个下通孔，四个下通孔分布于同一个矩形的四个顶点上，且四个下通孔对应在四个上通孔的外围，z向下拉板5的上部在四个下通孔的内侧固定连接有连接凸台b25，连接凸台b25的上部沿x方向开设有多个t型凹槽b27，且每个t型凹槽b27的长度方向均沿y向延伸；四根z向上连接杆6分别滑动地插装在四个上通孔中，并形成z向矩形承载框架的四条棱边；四根z向上连接杆6的上端分别与z向上压板2下端面的四周固定连接，其下端分别与z向下拉板5上端面的四周固定连接；四根z向下连接杆7分别滑动地插装在四个下通孔中，且其上端分别与z向上拉板4下端面的四周固定连接，其下端分别与z向下压板3上端面的四周固定连接；
74.作为一种优选，连接凸台a24和连接凸台b25的尺寸相同。作为进一步优选，连接凸台a24的一侧开设有垂直于t型凹槽a26长度方向且贯通至靠边缘一个t型凹槽a26中的螺栓孔，这样能够便于后期穿入螺栓。连接凸台b25的一侧开设有垂直t型凹槽b27长度方向延伸且贯通至靠边缘一个t型凹槽b27中的螺栓孔，这样能够便于后期穿入螺栓。
75.作为一种优选，t型凹槽a26和t型凹槽b27的数量均为三个。
76.作为一种优选，z向上连接杆6和z向下连接杆7的尺寸相同，其长度均为350mm，其直径均为10mm。
77.所述z向引伸计8沿z向设置，其上端与z向上拉板4固定连接，其下端与z向下拉板5固定连接；
78.作为一种优选，所述z向引伸计8的两个端部均固定连接有插销扣a，并且上端通过穿过上侧插销扣的螺栓a与连接凸台a24固定连接，下端通过穿过下侧插销扣a的螺栓a与连接凸台b25固定连接。
79.所述压拉加载单元一由相对设置的一对加载单体一组成，一对加载单体一之间形成z向试样承载空间；上侧的加载单体一的上部固定连接有多个t型凸块a28，多个t型凸块a28分别与多个t型凹槽a26相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽a26中；下侧的加载单体一的下部固定连接有多个t型凸块b29，多个t型凸块b29分别与多个t型凹槽b27相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽b27中。
80.作为一种优选，为了能够使加载单体一能够稳定可靠地连接，上侧的加载单体一通过多个螺栓a与z向上拉板4固定连接，下侧的加载单体一通过多个螺栓b与z向下拉板5固定连接；
81.在该实施例中，可以例加载单体一为压拉加载块一9，且一对压拉加载块一9相对的一面均为水平平面结构，这样，该实施例可以用于单轴压拉试验使用。其中压拉加载块一9可以有多种尺寸，以适用于不同尺寸的试样62。
82.在该技术方案中，使四根z向上连接杆滑动地插装于z向上拉板四角处的四个上通孔中，同时，使四根z向上连接杆的上端与z向上压板下端面的四周固定连接，使四根z向上连接杆的下端与z向下拉板上端面的四周固定连接，这样便可以利用z向上连接杆将分别位于z向上拉板上下两侧的z向上压板和z向下拉板进行可靠地连接，这样，在z向上压板上施加压力后，便可以通过四根z向上连接杆将压力可靠地传递给z向下拉板，进而能将来自上方的压力转化为向下的拉力。使四根z向下连接杆滑动地插装于z向下拉板四角处的四个下通孔中，同时，使四根z向下连接杆的上端与z向上拉板下端面的四周固定连接，使四根z向下连接杆的下端与z向下压板上端面的四周固定连接，这样便可以利用z向下连接杆将分别位于z向下拉板上下两侧的z向上拉板和z向下压板进行可靠地连接，这样，在z向下压板上具有反力时，便可以通过四根z向下连接杆将反力可靠地传递给z向上拉板，进而能将来自下方的压力转化为向上的拉力。这样，通过z向上压力的加载便可以有效的转化为z向上方向相反的一对拉力，从而可以有效的作用于试样的上下两端，实现对试样的拉力加载试验。通过z向引伸计的设置，可以实时地采集z向上拉板和z向下拉板之间距离的变化量信号，进而可以实时获取试验过程中z向的位移变化值。使z向上拉板的下部固定连接有连接凸台a，并于连接凸台a的下部开设有多个t型凹槽a，使z向下拉板的上部固定连接有连接凸台b，并于连接凸台b的上部开设有多个t型凹槽b，同时，使位于上侧的加载单体一上部固定连接有多个t型凸块a，使位于下侧的加载单体一的下部固定连接有多个t型凸块b，这样，便可以利用t型凹槽与t型凸台的配合来进行加载单体一的快速装配或快速脱离作业。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的z向单轴压拉试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
83.本实施例还提供了一种岩石力学试验方法，采用实施例1中一种岩石力学试验装
置进行单轴压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一9，包括以下步骤：
84.s11：先将试样62放置在z向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一9相对地粘紧在试样62的上下两端面上，再利用夹具将一对压拉加载块一9向试样62方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
85.其中，试样62采用岩石类材料制成；
86.s12：在z向上压板2的上端施加垂直向下的设定压力，使压应力通过z向上连接杆6传递至z向下拉板5，并通过z向下拉板5产生垂直向下的拉力，与此同时，z向下压板3受到支撑面垂直向上的压力，且压应力通过z向下连接杆7传递至z向上拉板4，并通过z向上拉板4产生垂直向上的拉力，进而一对拉应力同时作用于试样62的上下两端，持续进行压力的施加，直至拉应力大于试样62自身的单轴抗拉强度并产生破坏时停止试验；
87.在该过程中，利用z向引伸计8记录单轴压拉过程中，试样62在z向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计8上连接的信号线将数据传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样62在z向上的位移变化值。
88.该单轴压拉试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用所施加的单轴压应力转化为对试样的拉应力，进而可以利用单轴拉应力作用于试样，从而可以对单轴拉应力条件下的破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向上的位移变化量。
89.实施例2：
90.如图3和图4所示，在实施例1结构的基础上，进一步还包括底座12、y向支撑台13、y向压拉连动体11、y向引伸计22和压拉加载单元二；
91.所述底座12的尺寸较z向下压板3的尺寸大，其固定安装在z向下压板3的下端；
92.所述y向支撑台13的数量为两个，且分别位于z向下压板3外部的左右两侧，所述y向支撑台13由立柱一14和横梁一15组成，所述立柱一14的下端垂直地固定连接在底座12的上端面，所述横梁一15水平地固定连接在立柱一14的上端，其长度方向均沿y方向延伸，且其靠近z向下压板3的一端位于z向上拉板4及z向下拉板5的外侧；
93.所述y向压拉连动体11与z向压拉连动体1的中心位置相重合，y向压拉连动体11由y向左压板16、y向左拉板17、y向右拉板18、y向右压板19、y向左连接杆20和y向右连接杆21组成；所述y向左压板16、y向左拉板17、y向右拉板18和y向右压板19由左到右依次竖直地设置，且y向左压板16和y向左拉板17的下端沿均与左侧y向支撑台13上横梁一15的上端面滑动配合，y向右拉板18和y向右压板19的下端沿均与右侧y向支撑台13上横梁一15的上端面滑动配合；所述y向左拉板17在其对角处开设有两个左通孔，其右部在两个左通孔的内侧固定连接有连接凸台c52，连接凸台c52的右部沿z方向开设有多个t型凹槽c30，且每个t型凹槽c30的长度方向均沿x向延伸；所述y向右拉板18在其对角处开设有两个右通孔，其左部在两个右通孔的内侧固定连接有连接凸台d53，连接凸台d53的左部沿z方向开设有多个t型凹槽d31，且每个t型凹槽d31的长度方向均沿x向延伸；两个左通孔与两个右通孔相交错地设置，两根y向左连接杆20分别滑动地插装在两个左通孔中，其左端分别与y向左压板16右端面上的对角处固定连接，其右端分别与y向右拉板18左端面上的对角处固定连接；两根y向右连接杆21分别滑动地插装在两个右通孔中，其左端分别与y向左拉板17右端面上的对角处固定连接，其右端分别与y向右压板19左端面上的对角处固定连接；两根y向左连接杆20
和两根y向右连接杆21形成y向矩形承载框架的四条棱边，且y向矩形承载框架位于z向矩形承载框架的内侧，并位于z向试样承载空间的外侧；
94.所述y向引伸计22沿y向设置，其左端与连接凸台c52固定连接，其右端与连接凸台d53固定连接；
95.作为一种优选，所述y向引伸计22的两个端部均固定连接有插销扣b，并且左端通过穿过左侧插销扣b的螺栓b与y向左拉板17固定连接，其右端通过穿过右侧插销扣b的螺栓b与y向右拉板18固定连接。
96.所述压拉加载单元二由相对设置的一对加载单体二组成，一对加载单体二之间形成y向试样承载空间；左侧的加载单体二的左部固定连接有多个t型凸块c32，多个t型凸块c32分别与多个t型凹槽c30相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽c30中；右侧的加载单体二的右部固定连接有多个t型凸块d33，多个t型凸块d33分别与多个t型凹槽d31相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽d31中。
97.作为一种优选，为了能够使加载单体二能够稳定可靠地连接，左侧的加载单体二通过多个螺栓c与y向左拉板17固定连接，右侧的加载单体二通过多个螺栓d与y向右拉板18固定连接；
98.在该实施例中，可以使加载单体一为压拉加载块一9，且一对压拉加载块一9相对的一面均为水平平面结构，使加载单体二为压拉加载块二34，且一对压拉加载块二34相对的一面均为竖直平面结构，这样，该实施例可以用于双轴压拉试验使用。其中压拉加载块一9和压拉加载块二34均可以有多种尺寸，以适用于不同尺寸的试样62。
99.在该技术方案中，利用滑动穿设于y向左拉板对角处两个左通孔中的两根y向左连接杆分别连接y向左压板和y向右拉板，利用滑动穿设于y向右拉板对角处两个右通孔中的两根y向右连接杆分别连接y向左拉板和y向右压板，这样，在利用y向左压板和y向右压板施加相向的压力后，便可以通过两根y向左连接杆和两根y向右连接杆将相向的压力转换为相背的拉力，从而便可以从y向上对试样进行拉力加载试验。使由两根y向左连接杆和两根y向右连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边位于由四根z向上连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边的内侧，同时，使y向压拉连动体与z向压拉连动体的中心位置相重合，这样，便可以在z向压拉连动体的基础上增加了y向压拉连动体，进而使z向压拉连动体和y向压拉连动体能共同作用于同一个试样，由此可以实现z轴和y轴的双轴压拉试验。在z向下压板的下方安装底座，并在底座上于z向下压板的左右两侧分别设置两个y向支撑台，同时，利用每侧y向支撑台上横梁一的上端面为同侧的y向压板和y向拉板提供滑动支撑面，可以确保在施加y向的压力的过程中能够使y向左压板、y向左拉板、y向右拉板和y向右压板仅在y向上平滑地移动，而不会产生z向上的位移，从而有效确保了y向压力的施加效果。通过y向引伸计的设置，可以实时地采集y向左拉板和y向右拉板之间距离的变化量信号，进而可以实时获取试验过程中y向的位移变化值。使y向左拉板右部固定连接有连接凸台c，并于连接凸台c的右部开设有多个t型凹槽c，使y向右拉板的左部固定连接有连接凸台d，并于连接凸台d的左部开设有多个t型凹槽d，同时，使位于左侧的加载单体二的左部固定连接有多个t型凸块c，使位于右侧的加载单体二的右部固定连接有多个t型凸块d，这样，便可以利用t型凹槽与t型凸台的配合来进行加载单体二的快速装配或快速脱离作业。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的z向和y向双轴压拉试验，并可以准确的获得试验过程
中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
100.本实施例还提供了一种岩石力学试验方法，采用实施例2中的一种岩石力学试验装置进行双轴压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一9，使加载单体二为压拉加载块一34，包括以下步骤：
101.s21：先将试样62放置在z向试样承载空间和y向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一9相对地粘紧在试样62的上下两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块二34相对地粘紧在试样62的左右两端面上，再利用一套夹具将一对压拉加载块一9向试样62方向夹紧，利用另一套夹具将一对压拉加载块二34向试样62方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
102.s22：在z向上压板2的上端施加垂直向下的设定压力一，并同时在y向左压板16和y向右压板19的外端面施加相向的设定压力二，进而在z向上产生一对拉应力，在y向上产生一对拉应力，两对拉应力相互垂直且各自方向相反的作用于试样62，持续进行压力的施加，直至两对拉应力大于试样62自身双轴的抗拉强度并产生破坏时停止试验；
103.该过程中，利用z向引伸计8记录试样62在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计22记录试样62在y向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计8上连接的信号线、y向引伸计22上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样62在z向和y向上的位移变化值。
104.该双轴压拉试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用所施加的z轴压应力转化为对试样在z向上的拉应力，同时，可以利用所施加的y轴的压应力转化为对试样在y向上的拉应力，进而可以利用z和y双轴拉应力同时作用于试样，从而可以对双轴拉应力条件下的破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向和y向上的位移变化量。
105.实施例3：
106.如图5和图6所示，在实施例1结构的基础上，进一步还包括x向支撑台41、x向压拉连动体42、x向引伸计43和压拉加载单元三；
107.所述x向支撑台41的数量为两个，且分别位于x向下压板3外部的前后两侧，所述x向支撑台41由立柱二44和纵梁二45组成，所述立柱二44的下端垂直地固定连接在底座12的上端面，所述纵梁二45水平地固定连接在立柱二44的上端，其长度方向均沿x向延伸，且其靠近x向下压板3的一端位于z向上拉板4及z向下拉板5的外侧；
108.所x向压拉连动体42、y向压拉连动体11和z向压拉连动体1三者的中心位置相重合，x向压拉连动体42由x向前压板46、x向前拉板47、x向后拉板48、x向后压板49、x向前连接杆50和x向后连接杆51组成；所述x向前压板46、x向前拉板47、x向后拉板48、x向后压板49由前到后依次竖直地设置，且x向前压板46和x向前拉板47的下端沿均与前侧x向支撑台41上纵梁二45的上端面滑动配合，x向后拉板48和x向后压板49的下端沿均与后侧x向支撑台41上纵梁二45的上端面滑动配合；所述x向前拉板47在其对角处开设有两个前通孔，其后部在两个前通孔内侧固定连接有连接凸台e，连接凸台e的后部沿z向开设有多个t型凹槽e，且每个t型凹槽e的长度方向均沿y向延伸；所述x向后拉板48在其对角处开设有两个后通孔，且两个后通孔与两个前通孔相交错地设置，x向后拉板48前部在两个后通孔内侧固定连接有连接凸台f54，连接凸台f54的前部沿z向开设有多个t型凹槽f55，且每个t型凹槽f55的长度
方向均沿y向延伸；两根x向前连接杆50分别滑动地插装在两个前通孔中，其前端分别与x向前压板46后端面上的对角处固定连接，其后端分别与x向后拉板48前端面上的对角处固定连接；两根x向后连接杆51分别滑动地插装在两个在后通孔中，其前端分别与x向前拉板47后端面上的对角处固定连接，其后端分别与x向后压板49后端面上的对角处固定连接；两根x向前连接杆50和两根x向后连接杆51形成x向矩形承载框架的四条棱边，且x向矩形承载框架位于z向矩形承载框架和y向矩形承载框架之间；
109.所述x向引伸计43沿x向设置，其前端与连接凸台e固定连接，其后端与连接凸台f54固定连接；
110.所述x向引伸计43的两个端部均固定连接有插销扣c，并且前端通过穿过前侧插销扣c的螺栓c与x向前拉板47固定连接，其后端通过穿过后侧插销扣c的螺栓c与x向后拉板48固定连接；
111.所述压拉加载单元三由相对设置的一对加载单体三组成，一对加载单体三之间形成x向试样承载空间；前侧的加载单体三的前部固定连接有多个t型凸块e，多个t型凸块e分别与多个t型凹槽e相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽e中；后侧的加载单体三的后部固定连接有多个t型凸块f，多个t型凸块f分别与多个t型凹槽f55相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽f55中；
112.作为一种优选，为了能够使加载单体三能够稳定可靠地连接，前侧的加载单体三通过多个螺栓e与x向前拉板47固定连接，后侧的加载单体三通过多个螺栓f与x向后拉板48固定连接；
113.所述加载单体一为压拉加载块一9，一对压拉加载块一9相对的一面均为水平平面结构，所述加载单体二为压拉加载块二34，一对压拉加载块二34相对的一面均为竖直平面结构，所述加载单体三为压拉加载块三57，一对压拉加载块三57相对的一面均为竖直平面结构。这样，该实施例可以用于三轴压拉试验使用。其中压拉加载块一9、压拉加载块二34和压拉加载块三57均可以有多种尺寸，以适用于不同尺寸的试样62。
114.在该技术方案中，利用滑动穿设于x向前拉板对角处两个前通孔中的两根x向前连接杆分别连接x向前压板和x向后拉板，利用滑动穿设于x向后拉板对角处两个后通孔中的两根x向后连接杆分别连接x向前拉板和x向后压板，这样，在利用x向前压板和x向后压板施加相向的压力后，便可以通过两根x向前连接杆和两根x向后连接杆将相向的压力转换为相背的拉力，从而便可以从x向上对试样进行拉力加载试验。使由两根x向前连接杆和两根x向后连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边位于由四根z向上连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边的内侧，且位于由两根y向左连接杆和两根y向右连接杆所形成的同一矩形承载框架四条棱边的外侧，同时，使x向压拉连动体、y向压拉连动体与z向压拉连动体的中心位置相重合，这样，便可以在z向压拉连动体和y向压拉连动体的基础上增加了x向压拉连动体，进而使x向压拉连动体、z向压拉连动体和y向压拉连动体能共同作用于同一个试样，由此可以实现x轴、z轴和y轴的三轴压拉试验。在底座上于z向下压板的前后两侧分别设置两个x向支撑台，同时，利用每侧x向支撑台上纵梁二的上端面为同侧的x向压板和x向拉板提供滑动支撑面，可以确保在施加x向的压力的过程中能够使x向前压板、x向前拉板、x向后拉板和x向后压板仅在x向上平滑地移动，而不会产生z向上的位移，从而有效确保了x向压力的施加效果。通过x向引伸计的设置，可以实时地采集x向前拉板和x向后拉板之间距离
的变化量信号，进而可以实时获取试验过程中x向的位移变化值。使x向前拉板的后部固定连接有连接凸台e，并于连接凸台e的后部开设有多个t型凹槽e，使x向后拉板前部固定连接有连接凸台f，并于连接凸台f的前部开设有多个t型凹槽f，同时，使位于前侧的加载单体三的前部固定连接有多个t型凸块e，使位于后侧的加载单体三的后部固定连接有多个t型凸块f，这样，便可以利用t型凹槽与t型凸台的配合来进行加载单体三的快速装配或快速脱离作业。使加载单体一、加载单体二和加载单体三均由一对具有平面结构的压拉加载块组成，可以有效避免在试验过程中出现彼此间干扰的情况，进而可以确保三轴压拉试验过程的顺利进行，并能使试验结果的准确性更高。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的x向、z向和y向三轴压拉试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
115.本实施例还提供了一种岩石力学试验方法，采用实施例3中的一种岩石力学试验装置进行三轴拉压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一9，使加载单体二为压拉加载块一34，使加载单体三为压拉加载块三57，包括以下步骤：
116.s31：先将试样62放置在z向试样承载空间、y向试样承载空间和x向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一9相对地粘紧在试样62的上下两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块二34相对地粘紧在试样62的左右两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块三57相对地粘紧在试样62的前后两端面上，再利用第一套夹具将一对压拉加载块一9向试样62方向夹紧，利用第二套夹具将一对压拉加载块二34向试样62方向夹紧，利用第三套夹具将一对压拉加载块三57向试样62方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
117.s32：在z向上压板2的上端施加垂直向下的设定压力一，并同时在y向左压板16和y向右压板19的外端面施加相向的设定压力二，在x向前压板46和x向后压板49的外端面施加相向的设定压力三，进而在z向上产生一对拉应力，在y向上产生一对拉应力、在x向上产生一对拉应力，三对拉应力两两相互垂直且各自方向相反的作用于试样62，持续进行压力的施加，直至三对拉应力大于试样62自身三轴的抗拉强度并产生破坏时停止试验；
118.该过程中，利用z向引伸计8记录试样62在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计22记录试样62在y向产生的位移变化量信号，利用x向引伸计43记录试样62在x向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计8上连接的信号线、y向引伸计22上连接的信号线和x向引伸计43上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样62在z向、y向和x向上的位移变化值，并根据z向、y向和x向上的位移变化值获得试样62的体积应变量。
119.该三轴压拉试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用所施加的z轴压应力转化为对试样在z向上的拉应力，同时，可以利用所施加的y轴的压应力转化为对试样在y向上的拉应力，可以利用所施加的x轴的压应力转化为对试样在x向上的拉应力，进而可以利用x、y和z三轴拉应力同时作用于试样，从而可以对三轴拉应力条件下的破坏类型进行有效的模拟，并能对破坏过程进行直观地观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在x向、y向和z向上的位移变化量，进一步能得到试样的体积变化量，可进一步方便地计算出试样体积应变。
120.实施例4：
121.如图7和图8所示，在实施例1结构的基础上(其中的加载单体一不采用压拉加载块一9)，所述加载单体一为单轴拉剪槽10，上侧的单轴拉剪槽10下端的左半部分固定连接有竖向延伸的第一加载部35，第一加载部35的内部具有匚形槽，下侧的单轴拉剪槽10上部的右半部分固定连接有竖向延伸的第二加载部36，第二加载部36的内部具有匚形槽，第一加载部35和第二加载部36的竖向尺寸相适配，第一加载部35和第二加载部36的槽口相对地设置，且在左右相对齐时，二者之间间隙配合，并在两个匚形槽之间形成口字形的一维压拉剪试样容纳空间。
122.作为一种优选，第一加载部35和第二加载部36在左右相对时的间隙为4mm；所述第一加载部35和第二加载部36的壁厚均为10mm，其长宽高的尺寸与试样62的尺寸相适配。
123.作为一种优选，为了能够使加载单体一能够稳定可靠地连接，上侧的加载单体一通过多个螺栓a与z向上拉板4固定连接，下侧的加载单体一通过多个螺栓b与z向下拉板5固定连接；
124.在该技术方案中，使上侧加载单体一下端的左部固定连接带有匚形槽的第一加载部，使下侧加载单体一上端的右部固定连接带有匚形槽的第二加载部，同时，使第一加载部和第二加载部的槽口相对地设置，这样，当在z向上压板上施加压力时，便可以通过z向上连接杆将压力传递给z向下拉板，进而转化为对下侧加载单体一向下的拉力，同时，z向下压板上产生的反力，可以通过z向下连接杆传递给z向上拉板，进而转化为对上侧加载单体一向上的拉力。由于第一加载部和第二加载部之间具有方向相反的一对拉力，这样，当将试样放置于由两个匚形槽之间形成的一维压拉剪试样容纳空间中时，便可以通过z向上压力的施加来进行一维压拉剪试验；该过程中，可通过z向引伸计获取一维压拉剪试验过程中z向的位移变化值。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的一维压拉剪试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
125.本实施例还提供了一种岩石力学试验方法，采用实施例4中的一种岩石力学试验装置进行一维压拉剪试验，包括以下步骤：
126.s41：先使一对单轴拉剪槽10左右相互对齐，并于二者之间形成口字形的一维压拉剪试样容纳空间，再将试样62放置在一维压拉剪试样容纳空间的中心位置，然后利用环氧结构胶将第一加载部35和第二加载部36相对地粘紧在试样62的左部和右部外侧，再利用夹具将一对单轴拉剪槽10向试样62方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
127.s42：在z向上压板2的上端施加垂直向下的设定压力，使压应力通过z向上连接杆6传递至z向下拉板5，并通过z向下拉板5产生垂直向下的拉力，与此同时，z向下压板3受到支撑面垂直向上的压力，且压应力通过z向下连接杆7传递至z向上拉板4，并通过z向上拉板4产生垂直向上的拉力，向上的拉力通过第一加载部35作用于试样62下端的左部，并产生垂直向上的剪切力，向下的拉力通过第二加载部36作用于试样62上端的右部，并产生垂直向下的剪切力，进而z向上的一对拉应力转化为方向相反的一对剪切力，并同时作用于试样62的上下两端，持续进行压力的施加，直至单轴剪切力大于试样62自身的抗拉剪强度并产生破坏时停止试验；
128.在该过程中，利用z向引伸计8记录单轴压拉过程中，试样62在z向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计8上连接的信号线将数据传输至采集终端，利用采集终端根据所
接收到的位移变化量信号获得试样62在z向上的位移变化值。
129.该一维压拉剪试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可以利用垂直方向所施加的单轴压应力转化为对试样的拉力和剪切力，从而可以对在垂直方向同时存在拉应力和剪切力条件下的复合破坏类型进行有效的模拟，并能实现破坏过程的直观观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向上的位移变化量。
130.实施例5：
131.如图9至图11所示，在实施例2结构的基础上(其中的加载单体一不采用压拉加载块一9)，还包括y向左加载横梁37和y向右加载横梁38；
132.所述加载单体二为压拉加载块二34，一对压拉加载块二34相对的一面均为竖直平面结构；
133.所述加载单体一为双轴拉剪槽23，上侧的双轴拉剪槽23的上部通过多个t型凸块a28沿y向可滑动地插装于多个t型凹槽a26中，上侧的双轴拉剪槽23的下部固定连接有竖向延伸的第三加载部39，第三加载部39的内部具有凵形槽，下侧的双轴拉剪槽23的下部通过多个t型凸块b29沿y向可滑动地插装于多个t型凹槽b27中，下侧的双轴拉剪槽23的上部固定连接有竖向延伸的第四加载部40，第四加载部40的内部具有凵形槽，第三加载部39和第四加载部40在横向上和纵向上的尺寸相适配，第三加载部39和第四加载部40的槽口相对地设置，且在上下相对齐时，二者之间间隙配合，并在两个凵形槽之间形成口字形的二维压拉剪试样容纳空间；
134.所述y向左加载横梁37的两端固定连接有两个限位块a58，所述y向右加载横梁38的两端固定连接有两个限位块b59；在左侧的压拉加载块二34和第三加载部39彼此相对的一面固定连接有两个限位插槽a60，两个限位插槽a60在相对的一面开设有与y向左加载横梁37尺寸相适配的侧开口滑槽a，两个限位插槽a60在上端开设有与所述限位块a58尺寸相适配的上安装开口a，y向左加载横梁37的两端沿z向可滑动地插装在两个限位插槽a60的侧开口滑槽a中，且两个限位块a58由上安装开口a插入，并沿z向可滑动地插装在两个限位插槽a60的内部，这样能保证y向左加载横梁37及其两端的两个限位块a58在两个限位插槽a60中能够沿z向具有一定的滑动幅度，从而能在施加z向压力过程中确保y向左加载横梁37不会与两个限位插槽a60相脱离，进而能够保证对左侧压拉加载块二34和第三加载部39的可靠连接，以便于y向压力的施加；在右侧的压拉加载块二34和第四加载部40彼此相对的一面固定连接有两个限位插槽b61，两个限位插槽b61在相对的一面开设有与y向右加载横梁38尺寸相适配的侧开口滑槽b，两个限位插槽b61在上端开设有与所述限位块b59尺寸相适配的上安装开口b，y向右加载横梁38的两端沿z向可滑动地插装在两个限位插槽b61的侧开口滑槽b中，且两个限位块b59由上安装开口b插入，并沿z向可滑动地插装在两个限位插槽b61的内部，这样能保证y向右加载横梁38及其两端的两个限位块b59在两个限位插槽b61中能够沿z向具有一定的滑动幅度，从而能在施加z向压力过程中确保y向右加载横梁38不会与两个限位插槽b61相脱离，进而能够保证对右侧压拉加载块二34和第四加载部40的可靠连接，以便于y向压力的施加。
135.在该技术方案中，使上侧的加载单体一通过上部的多个t型凸块a沿y向可滑动地装配于z向上拉板下部的多个t型凹槽a中，并于上侧加载单体一的下端固定连接带有凵形槽的第三加载部，同时，使下侧的加载单体一通过下部多个t型凸块b沿y向可滑动地装配于
z向下拉板上部的多个t型凹槽b中，并于下侧加载单体一上端固定连接带有凵形槽的第四加载部，可以使第三加载部和第四加载部具有沿y向的滑动能力。再利用y向左加载横梁建立左侧压拉加载块二与第三加载部的连接，利用y向右加载横梁建立右侧压拉加载块二与第四加载部的连接，这样，便可以利用y左压板和y向右压板上施加的压力来推动第三加载部和第四加载部相向地移动，从而便于实现剪切力的施加。由于第三加载部同时与z向上拉板和y向左拉板建立了连接，第四加载部同时与z向下拉板和y向右拉板建立了连接，这样，利用z向上压板上施加压力，便可以使第三加载部和第四加载部相互远离，进而能在z向上向位于两个凵形槽之间的试样施加一对方向相反的拉力，与此同时，可以利用y向上施加的一对相向压力分别作用于第三加载部和第四加载部，进而可以通过第三加载部和第四加载部分别作用于位在两个凵形槽之间的试样的上部和下部，并产生对试样在y向上的剪切力，从而可以进行二维拉压剪试验。该过程中，可通过z向引伸计获取二维压拉剪试验过程中z向的位移变化值，可通过y向引伸计获取二维压拉剪试验过程中y向的位移变化值。该装置结构简单、稳定性好，能够可靠地用于岩石试样的二维压拉剪试验，并可以准确的获得试验过程中岩石试样的位移变化量，有助于揭示岩石试样的破坏规律。
136.本实施例还提供了一种岩石力学试验方法，采用实施例5中的一种岩石力学试验装置进行二维压拉剪试验，包括以下步骤：
137.s51：先使一对双轴拉剪槽23上下相互对齐，并于二者之间形成口字形的二维压拉剪试样容纳空间，再将试样62放置在二维压拉剪试样容纳空间的中心位置；然后利用环氧结构胶将第三加载部39和第四加载部40相对地粘紧在试样62的上部和下部外侧，再利用夹具将一对双轴拉剪槽23向试样62方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；
138.s52：在z向上压板2的上端施加垂直向下的设定压力一，同时，在y向左压板16和y向右压板19的外端面施加相向的设定压力二，进而在z向上产生一对拉应力作用于试样62的上下两端，在y向上产生一对拉应力，一对拉应力分别相反地作用于第三加载部39和第四加载部40，进而使第三加载部39和第四加载部40在y向上有向相互远离彼此的滑动趋势，并形成双轴剪切应力，持续进行压力的施加，直至双轴剪切应力大于试样62自身的抗拉剪强度并产生破坏时停止试验；
139.该过程中，利用z向引伸计8记录试样62在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计22记录试样62在y向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计8上连接的信号线、y向引伸计22上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样62在z向和y向上的位移变化值。
140.该二维压拉剪试验方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，不仅可以利用z向所施加的压应力转化为对试样在z向上的拉力，同时，可以利用y向所施加的压应力转化为对试样在y向上的拉力和剪切力，从而可以对z向拉伸作用下，y向同时存在拉应力和剪切力条件下的复合破坏类型进行有效的模拟，并能实现破坏过程的直观观察，同时，能够同步获取试验过程中试样在z向和y向上的位移变化量。
141.本装置结构简单、稳定性好，本方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，可将外荷载转换为其他类型的应力，其能同时实现岩石类材料多种不同形式的加载作用，可再现多种材料的破坏类型，有助于揭示岩石试样的破坏规律，其适用性广泛，具有广阔的应用前景。

技术特征：
1.一种岩石力学试验装置，包括z向压拉连动体(1)，其特征在于，还包括z向引伸计(8)和压拉加载单元一；所述z向压拉连动体(1)由z向上压板(2)、z向上拉板(4)、z向下拉板(5)、z向下压板(3)、z向上连接杆(6)和z向下连接杆(7)组成；所述z向上压板(2)、z向上拉板(4)、z向下拉板(5)和z向下压板(3)由上到下依次水平地设置；所述z向上拉板(4)在其四周处开设有四个上通孔，四个上通孔分布于同一个矩形的四个顶点上，z向上拉板(4)的下部在四个上通孔的内侧固定连接有连接凸台a(24)，连接凸台a(24)的下部沿x方向开设有多个t型凹槽a(26)，且每个t型凹槽a(26)的长度方向均沿y向延伸；所述z向下拉板(5)在其四周开设有四个下通孔，四个下通孔分布于同一个矩形的四个顶点上，且四个下通孔对应在四个上通孔的外围，z向下拉板(5)的上部在四个下通孔的内侧固定连接有连接凸台b(25)，连接凸台b(25)的上部沿x方向开设有多个t型凹槽b(27)，且每个t型凹槽b(27)的长度方向均沿y向延伸；四根z向上连接杆(6)分别滑动地插装在四个上通孔中，并形成z向矩形承载框架的四条棱边；四根z向上连接杆(6)的上端分别与z向上压板(2)下端面的四周固定连接，其下端分别与z向下拉板(5)上端面的四周固定连接；四根z向下连接杆(7)分别滑动地插装在四个下通孔中，且其上端分别与z向上拉板(4)下端面的四周固定连接，其下端分别与z向下压板(3)上端面的四周固定连接；所述z向引伸计(8)沿z向设置，其上端与连接凸台a(24)固定连接，其下端与连接凸台b(25)固定连接；所述压拉加载单元一由相对设置的一对加载单体一组成，一对加载单体一之间形成z向试样承载空间；上侧的加载单体一的上部固定连接有多个t型凸块a(28)，多个t型凸块a(28)分别与多个t型凹槽a(26)相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽a(26)中；下侧的加载单体一的下部固定连接有多个t型凸块b(29)，多个t型凸块b(29)分别与多个t型凹槽b(27)相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽b(27)中。2.根据权利要求1所述的一种岩石力学试验装置，其特征在于，还包括底座(12)、y向支撑台(13)、y向压拉连动体(11)、y向引伸计(22)和压拉加载单元二；所述底座(12)的尺寸较z向下压板(3)的尺寸大，其固定安装在z向下压板(3)的下端；所述y向支撑台(13)的数量为两个，且分别位于z向下压板(3)外部的左右两侧，所述y向支撑台(13)由立柱一(14)和横梁一(15)组成，所述立柱一(14)的下端垂直地固定连接在底座(12)的上端面，所述横梁一(15)水平地固定连接在立柱一(14)的上端，其长度方向均沿y方向延伸，且其靠近z向下压板(3)的一端位于z向上拉板(4)及z向下拉板(5)的外侧；所述y向压拉连动体(11)与z向压拉连动体(1)的中心位置相重合，y向压拉连动体(11)由y向左压板(16)、y向左拉板(17)、y向右拉板(18)、y向右压板(19)、y向左连接杆(20)和y向右连接杆(21)组成；所述y向左压板(16)、y向左拉板(17)、y向右拉板(18)和y向右压板(19)由左到右依次竖直地设置，且y向左压板(16)和y向左拉板(17)的下端沿均与左侧y向支撑台(13)上横梁一(15)的上端面滑动配合，y向右拉板(18)和y向右压板(19)的下端沿均与右侧y向支撑台(13)上横梁一(15)的上端面滑动配合；所述y向左拉板(17)在其对角处开设有两个左通孔，其右部在两个左通孔的内侧固定连接有连接凸台c(52)，连接凸台c(52)的右部沿z方向开设有多个t型凹槽c(30)，且每个t型凹槽c(30)的长度方向均沿x向延伸；所述y向右拉板(18)在其对角处开设有两个右通孔，其左部在两个右通孔的内侧固定连接
有连接凸台d(53)，连接凸台d(53)的左部沿z方向开设有多个t型凹槽d(31)，且每个t型凹槽d(31)的长度方向均沿x向延伸；两个左通孔与两个右通孔相交错地设置，两根y向左连接杆(20)分别滑动地插装在两个左通孔中，其左端分别与y向左压板(16)右端面上的对角处固定连接，其右端分别与y向右拉板(18)左端面上的对角处固定连接；两根y向右连接杆(21)分别滑动地插装在两个右通孔中，其左端分别与y向左拉板(17)右端面上的对角处固定连接，其右端分别与y向右压板(19)左端面上的对角处固定连接；两根y向左连接杆(20)和两根y向右连接杆(21)形成y向矩形承载框架的四条棱边，且y向矩形承载框架位于z向矩形承载框架的内侧，并位于z向试样承载空间的外侧；所述y向引伸计(22)沿y向设置，其左端与连接凸台c(52)固定连接，其右端与连接凸台d(53)固定连接；所述压拉加载单元二由相对设置的一对加载单体二组成，一对加载单体二之间形成y向试样承载空间；左侧的加载单体二的左部固定连接有多个t型凸块c(32)，多个t型凸块c(32)分别与多个t型凹槽c(30)相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽c(30)中；右侧的加载单体二的右部固定连接有多个t型凸块d(33)，多个t型凸块d(33)分别与多个t型凹槽d(31)相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽d(31)中。3.根据权利要求2所述的一种岩石力学试验装置，其特征在于，还包括x向支撑台(41)、x向压拉连动体(42)、x向引伸计(43)和压拉加载单元三；所述x向支撑台(41)的数量为两个，且分别位于x向下压板(3)外部的前后两侧，所述x向支撑台(41)由立柱二(44)和纵梁二(45)组成，所述立柱二(44)的下端垂直地固定连接在底座(12)的上端面，所述纵梁二(45)水平地固定连接在立柱二(44)的上端，其长度方向均沿x向延伸，且其靠近x向下压板(3)的一端位于z向上拉板(4)及z向下拉板(5)的外侧；所x向压拉连动体(42)、y向压拉连动体(11)和z向压拉连动体(1)三者的中心位置相重合，x向压拉连动体(42)由x向前压板(46)、x向前拉板(47)、x向后拉板(48)、x向后压板(49)、x向前连接杆(50)和x向后连接杆(51)组成；所述x向前压板(46)、x向前拉板(47)、x向后拉板(48)、x向后压板(49)由前到后依次竖直地设置，且x向前压板(46)和x向前拉板(47)的下端沿均与前侧x向支撑台(41)上纵梁二(45)的上端面滑动配合，x向后拉板(48)和x向后压板(49)的下端沿均与后侧x向支撑台(41)上纵梁二(45)的上端面滑动配合；所述x向前拉板(47)在其对角处开设有两个前通孔，其后部在两个前通孔内侧固定连接有连接凸台e，连接凸台e的后部沿z向开设有多个t型凹槽e，且每个t型凹槽e的长度方向均沿y向延伸；所述x向后拉板(48)在其对角处开设有两个后通孔，且两个后通孔与两个前通孔相交错地设置，x向后拉板(48)前部在两个后通孔内侧固定连接有连接凸台f(54)，连接凸台f(54)的前部沿z向开设有多个t型凹槽f(55)，且每个t型凹槽f(55)的长度方向均沿y向延伸；两根x向前连接杆(50)分别滑动地插装在两个前通孔中，其前端分别与x向前压板(46)后端面上的对角处固定连接，其后端分别与x向后拉板(48)前端面上的对角处固定连接；两根x向后连接杆(51)分别滑动地插装在两个在后通孔中，其前端分别与x向前拉板(47)后端面上的对角处固定连接，其后端分别与x向后压板(49)后端面上的对角处固定连接；两根x向前连接杆(50)和两根x向后连接杆(51)形成x向矩形承载框架的四条棱边，且x向矩形承载框架位于z向矩形承载框架和y向矩形承载框架之间；所述x向引伸计(43)沿x向设置，其前端与连接凸台e固定连接，其后端与连接凸台f
(54)固定连接；所述压拉加载单元三由相对设置的一对加载单体三组成，一对加载单体三之间形成x向试样承载空间；前侧的加载单体三的前部固定连接有多个t型凸块e，多个t型凸块e分别与多个t型凹槽e相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽e中；后侧的加载单体三的后部固定连接有多个t型凸块f，多个t型凸块f分别与多个t型凹槽f(55)相对应地设置，且分别插装于多个t型凹槽f(55)中；所述加载单体一为压拉加载块一(9)，一对压拉加载块一(9)相对的一面均为水平平面结构，所述加载单体二为压拉加载块二(34)，一对压拉加载块二(34)相对的一面均为竖直平面结构，所述加载单体三为压拉加载块三(57)，一对压拉加载块三(57)相对的一面均为竖直平面结构。4.根据权利要求1所述的一种岩石力学试验装置，其特征在于，所述加载单体一为单轴拉剪槽(10)，上侧的单轴拉剪槽(10)下端的左半部分固定连接有竖向延伸的第一加载部(35)，第一加载部(35)的内部具有匚形槽，下侧的单轴拉剪槽(10)上部的右半部分固定连接有竖向延伸的第二加载部(36)，第二加载部(36)的内部具有匚形槽，第一加载部(35)和第二加载部(36)的竖向尺寸相适配，第一加载部(35)和第二加载部(36)的槽口相对地设置，且在左右相对齐时，二者之间间隙配合，并在两个匚形槽之间形成口字形的一维压拉剪试样容纳空间。5.根据权利要求2所述的一种岩石力学试验装置，其特征在于，还包括y向左加载横梁(37)和y向右加载横梁(38)；所述加载单体二为压拉加载块二(34)，一对压拉加载块二(34)相对的一面均为竖直平面结构；所述加载单体一为双轴拉剪槽(23)，上侧的双轴拉剪槽(23)的上部通过多个t型凸块a(28)沿y向可滑动地插装于多个t型凹槽a(26)中，上侧的双轴拉剪槽(23)的下部固定连接有竖向延伸的第三加载部(39)，第三加载部(39)的内部具有凵形槽，下侧的双轴拉剪槽(23)的下部通过多个t型凸块b(29)沿y向可滑动地插装于多个t型凹槽b(27)中，下侧的双轴拉剪槽(23)的上部固定连接有竖向延伸的第四加载部(40)，第四加载部(40)的内部具有凵形槽，第三加载部(39)和第四加载部(40)在横向上和纵向上的尺寸相适配，第三加载部(39)和第四加载部(40)的槽口相对地设置，且在上下相对齐时，二者之间间隙配合，并在两个凵形槽之间形成口字形的二维压拉剪试样容纳空间；所述y向左加载横梁(37)的两端固定连接有两个限位块a(58)，所述y向右加载横梁(38)的两端固定连接有两个限位块b(59)；在左侧的压拉加载块二(34)和第三加载部(39)彼此相对的一面固定连接有两个限位插槽a(60)，两个限位插槽a(60)在相对的一面开设有与y向左加载横梁(37)尺寸相适配的侧开口滑槽a，两个限位插槽a(60)在上端开设有与所述限位块a(58)尺寸相适配的上安装开口a，y向左加载横梁(37)的两端沿z向可滑动地插装在两个限位插槽a(60)的侧开口滑槽a中，且两个限位块a(58)由上安装开口a插入，并沿z向可滑动地插装在两个限位插槽a(60)的内部；在右侧的压拉加载块二(34)和第四加载部(40)彼此相对的一面固定连接有两个限位插槽b(61)，两个限位插槽b(61)在相对的一面开设有与y向右加载横梁(38)尺寸相适配的侧开口滑槽b，两个限位插槽b(61)在上端开设有与所述限位块b(59)尺寸相适配的上安装开口b，y向右加载横梁(38)的两端沿z向可滑动地
插装在两个限位插槽b(61)的侧开口滑槽b中，且两个限位块b(59)由上安装开口b插入，并沿z向可滑动地插装在两个限位插槽b(61)的内部。6.一种岩石力学试验方法，采用如权利要求1所述的一种岩石力学试验装置进行单轴压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一(9)，其特征在于，包括以下步骤：s11：先将试样(62)放置在z向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一(9)相对地粘紧在试样(62)的上下两端面上，再利用夹具将一对压拉加载块一(9)向试样(62)方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；s12：在z向上压板(2)的上端施加垂直向下的设定压力，使压应力通过z向上连接杆(6)传递至z向下拉板(5)，并通过z向下拉板(5)产生垂直向下的拉力，与此同时，z向下压板(3)受到支撑面垂直向上的压力，且压应力通过z向下连接杆(7)传递至z向上拉板(4)，并通过z向上拉板(4)产生垂直向上的拉力，进而一对拉应力同时作用于试样(62)的上下两端，持续进行压力的施加，直至拉应力大于试样(62)自身的单轴抗拉强度并产生破坏时停止试验；在该过程中，利用z向引伸计(8)记录单轴压拉过程中，试样(62)在z向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计(8)上连接的信号线将数据传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样(62)在z向上的位移变化值。7.一种岩石力学试验方法，采用如权利要求2所述的一种岩石力学试验装置进行双轴压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一(9)，使加载单体二为压拉加载块一(34)，其特征在于，包括以下步骤：s21：先将试样(62)放置在z向试样承载空间和y向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一(9)相对地粘紧在试样(62)的上下两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块二(34)相对地粘紧在试样(62)的左右两端面上，再利用一套夹具将一对压拉加载块一(9)向试样(62)方向夹紧，利用另一套夹具将一对压拉加载块二(34)向试样(62)方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；s22：在z向上压板(2)的上端施加垂直向下的设定压力一，并同时在y向左压板(16)和y向右压板(19)的外端面施加相向的设定压力二，进而在z向上产生一对拉应力，在y向上产生一对拉应力，两对拉应力相互垂直且各自方向相反的作用于试样(62)，持续进行压力的施加，直至两对拉应力大于试样(62)自身双轴的抗拉强度并产生破坏时停止试验；该过程中，利用z向引伸计(8)记录试样(62)在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计(22)记录试样(62)在y向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计(8)上连接的信号线、y向引伸计(22)上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样(62)在z向和y向上的位移变化值。8.一种岩石力学试验方法，采用如权利要求3所述的一种岩石力学试验装置进行三轴拉压拉试验，同时，使加载单体一为压拉加载块一(9)，使加载单体二为压拉加载块一(34)，使加载单体三为压拉加载块三(57)，其特征在于，包括以下步骤：s31：先将试样(62)放置在z向试样承载空间、y向试样承载空间和x向试样承载空间的中心位置，接着利用环氧结构胶将一对压拉加载块一(9)相对地粘紧在试样(62)的上下两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块二(34)相对地粘紧在试样(62)的左右两端面上，利用环氧结构胶将一对压拉加载块三(57)相对地粘紧在试样(62)的前后两端面上，再
利用第一套夹具将一对压拉加载块一(9)向试样(62)方向夹紧，利用第二套夹具将一对压拉加载块二(34)向试样(62)方向夹紧，利用第三套夹具将一对压拉加载块三(57)向试样(62)方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；s32：在z向上压板(2)的上端施加垂直向下的设定压力一，并同时在y向左压板(16)和y向右压板(19)的外端面施加相向的设定压力二，在x向前压板(46)和x向后压板(49)的外端面施加相向的设定压力三，进而在z向上产生一对拉应力，在y向上产生一对拉应力、在x向上产生一对拉应力，三对拉应力两两相互垂直且各自方向相反的作用于试样(62)，持续进行压力的施加，直至三对拉应力大于试样(62)自身三轴的抗拉强度并产生破坏时停止试验；该过程中，利用z向引伸计(8)记录试样(62)在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计(22)记录试样(62)在y向产生的位移变化量信号，利用x向引伸计(43)记录试样(62)在x向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计(8)上连接的信号线、y向引伸计(22)上连接的信号线和x向引伸计(43)上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样(62)在z向、y向和x向上的位移变化值，并根据z向、y向和x向上的位移变化值获得试样(62)的体积应变量。9.一种岩石力学试验方法，采用如权利要求4所述的一种岩石力学试验装置进行一维压拉剪试验，其特征在于，包括以下步骤：s41：先使一对单轴拉剪槽(10)左右相互对齐，并于二者之间形成口字形的一维压拉剪试样容纳空间，再将试样(62)放置在一维压拉剪试样容纳空间的中心位置，然后利用环氧结构胶将第一加载部(35)和第二加载部(36)相对地粘紧在试样(62)的左部和右部外侧，再利用夹具将一对单轴拉剪槽(10)向试样(62)方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；s42：在z向上压板(2)的上端施加垂直向下的设定压力，使压应力通过z向上连接杆(6)传递至z向下拉板(5)，并通过z向下拉板(5)产生垂直向下的拉力，与此同时，z向下压板(3)受到支撑面垂直向上的压力，且压应力通过z向下连接杆(7)传递至z向上拉板(4)，并通过z向上拉板(4)产生垂直向上的拉力，向上的拉力通过第一加载部(35)作用于试样(62)下端的左部，并产生垂直向上的剪切力，向下的拉力通过第二加载部(36)作用于试样(62)上端的右部，并产生垂直向下的剪切力，进而z向上的一对拉应力转化为方向相反的一对剪切力，并同时作用于试样(62)的上下两端，持续进行压力的施加，直至单轴剪切力大于试样(62)自身的抗拉剪强度并产生破坏时停止试验；在该过程中，利用z向引伸计(8)记录单轴压拉过程中，试样(62)在z向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计(8)上连接的信号线将数据传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样(62)在z向上的位移变化值。10.一种岩石力学试验方法，采用如权利要求5所述的一种岩石力学试验装置进行二维压拉剪试验，其特征在于，包括以下步骤：s51：先使一对双轴拉剪槽(23)上下相互对齐，并于二者之间形成口字形的二维压拉剪试样容纳空间，再将试样(62)放置在二维压拉剪试样容纳空间的中心位置；然后利用环氧结构胶将第三加载部(39)和第四加载部(40)相对地粘紧在试样(62)的上部和下部外侧，再利用夹具将一对双轴拉剪槽(23)向试样(62)方向夹紧，并保持夹紧状态二十四小时，待环
氧结构胶粘结凝固后将夹具去除；s52：在z向上压板(2)的上端施加垂直向下的设定压力一，同时，在y向左压板(16)和y向右压板(19)的外端面施加相向的设定压力二，进而在z向上产生一对拉应力作用于试样(62)的上下两端，在y向上产生一对拉应力，一对拉应力分别相反地作用于第三加载部(39)和第四加载部(40)，进而使第三加载部(39)和第四加载部(40)在y向上有向相互远离彼此的滑动趋势，并形成双轴剪切应力，持续进行压力的施加，直至双轴剪切应力大于试样(62)自身的抗拉剪强度并产生破坏时停止试验；该过程中，利用z向引伸计(8)记录试样(62)在z向产生的位移变化量信号，利用y向引伸计(22)记录试样(62)在y向产生的位移变化量信号，并通过z向引伸计(8)上连接的信号线、y向引伸计(22)上连接的信号线将对应的位移变化量信号传输至采集终端，利用采集终端根据所接收到的位移变化量信号获得试样(62)在z向和y向上的位移变化值。

技术总结
一种岩石力学试验装置及方法，装置：z向压拉连动体由z向上压板、z向上拉板、z向下拉板、z向下压板、z向上连接杆和z向下连接杆组成；z向上压板、z向上拉板、z向下拉板和z向下压板由上到下依次水平设置；四根z向上连接杆分别连接z向上压板和z向下拉板；四根z向下连接杆分别连接z向上拉板和z向下压板；z向引伸计的两端分别与z向上拉板和z向下拉板连接；压拉加载单元一由相对设置的一对加载单体一组成。方法：装载试样；施加压应力模拟破坏过程，观察破坏情况，并记录位移变化量。该装置结构简单、稳定性好，可再现多种材料的破坏类型；该方法步骤简单，实施成本低、操作过程方便，能同时实现岩石类材料多种不同形式的加载作用。类材料多种不同形式的加载作用。类材料多种不同形式的加载作用。


技术研发人员：杜坤 毕瑞阳 周健 牛腾飞 刘明晖 谢俊杰 王李昌
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/20