一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪制造技术

一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，液压千斤顶安装在支撑结构的上部，压力仓室作为独立结构位于支撑框架的下部，液压千斤顶的输出端与压力传动轴之间通过连接转换头连接，压力传动轴穿过带插入孔的圆筒，带插入孔的圆筒安装在压力仓室的顶板上，位于压力仓室的压力传动轴的末端设置钢制上圆柱，压力仓室的底部设有钢制下圆柱，钢制上圆柱与钢制下圆柱之间为测试工位，钢制下圆柱上安装轴压传感器，压力仓室的顶板上设有液压管，液压管与压力仓室内腔连通，液压管处安置围压传感器。本发明专利技术简单便携，方便使用，功能齐全，对试验试件既能进行轴向加压，又能实现围压加压。

A portable multifunctional rock compression tester for in-situ testing

A portable multi-functional rock compression tester for in-situ testing is designed. The hydraulic jack is mounted on the upper part of the supporting structure, the pressure chamber is located at the lower part of the supporting frame as an independent structure, the output end of the hydraulic jack is connected with the pressure transmission shaft through the circle with the insertion hole through the connecting transfer head. A cylinder with an insertion hole is installed on the top plate of a pressure chamber. A steel upper cylinder is arranged at the end of the pressure transmission shaft of the pressure chamber. A steel lower cylinder is arranged at the bottom of the pressure chamber. The hydraulic tube is connected with the inner chamber of the pressure chamber, and a pressure sensor is arranged at the hydraulic pipe. The invention is simple, portable, convenient to use and has complete functions. It can not only carry out axial compression on test specimens, but also realize confining pressure compression.

【技术实现步骤摘要】
一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪
本专利技术涉及可以在野外和工程现场实现对岩石试件加围压和轴向加压的装置，尤其是一种可用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪。
技术介绍
岩石的单轴抗压强度和三轴抗压强度对岩体的工程分级和得到岩石强度参数有重要的作用，而且通过系列三轴试验数据处理可以获得岩石的内聚力和内摩擦角的参数，这对大型的岩体工程，特别是岩质边坡稳定性分析，矿山和大型的岩体工程的支护以及围岩稳定性分析有重要的参考作用。当前岩石三轴抗压强度试验只能利用大型仪器在室内进行，并且进行试验的试件搬运困难加工繁琐，使试验成本高昂并且操作麻烦，无法进行快速的原位试验来获取所需的岩石工程参数是当前的工程现状。而我们研究利用岩石的尺寸效应，对小试件岩芯利用便携式的试验仪对岩芯进行单轴和三轴试验，既可以节约成本，又可以迅速获取现场岩石的强度参考值。这对工程规划有重要作用。自1911年意大利人冯·卡门完成经典性的三轴压缩试验至今，三轴试验仍是只能在室内进行大型仪器的试验，而2002年日本东京大学的大久保城介研制了小型化可视化的可进行三轴压缩试验的压力仓室，但该试验需要在500kN的数字控制式试服试验机上进行。
技术实现思路
为了克服已有岩石三轴抗压强度试验只能利用大型仪器在室内进行的不足，本专利技术提供一种便携式多功能岩石压缩试验仪，该试验仪可以对直径2-3cm高度4-6cm的柱状岩芯进行单轴压缩试验和三轴抗压强度测试。试验样品在试验现场利用小型化取样工具获取，并通过便携式多功能岩石压缩试验仪进行现场试验。并且可以利用手机软件进行记录分析岩石的单轴抗压强度，岩石的粘聚力和内摩擦角的参考值，并且利用岩石的尺寸效应分析岩石和岩体的工程参考值。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，所述试验仪包括试验主机，所述试验主机包括支撑框架、液压千斤顶、压力仓室、压力传动轴、带插入孔的圆筒以及连接转换头，所述液压千斤顶安装在所述支撑结构的上部，所述压力仓室作为独立结构位于所述支撑框架的下部，所述液压千斤顶的输出端与压力传动轴之间通过连接转换头连接，所述压力传动轴穿过所述带插入孔的圆筒，所述带插入孔的圆筒安装在压力仓室的顶板上，位于所述压力仓室的压力传动轴的末端设置钢制上圆柱，所述压力仓室的底部设有钢制下圆柱，所述钢制上圆柱与所述钢制下圆柱之间为测试工位，所述钢制下圆柱上安装轴压传感器，所述压力仓室的顶板上设有液压管，所述液压管与压力仓室内腔连通，所述液压管处安置围压传感器。进一步，所述压力仓室包括压力仓室底座、丙烯玻璃圆筒、和压力仓室顶板，将钢制台座与压力仓室底座用连接栓连接，所述钢制下圆柱位于所述钢制台座上，所述丙烯玻璃圆筒底部与压力仓室底座固定连接，所述丙烯玻璃圆筒的顶部与压力仓室顶板固定连接。所述围压传感器与外置油压表连接，所述轴压传感器与液晶显示仪连接。所述试验仪还包括压力控制系统，所述压力控制系统包括手动液压油泵、蓄能器、溢流阀、转换阀、截止阀和单向阀，所述油箱连接溢流阀，所述油箱与单向手动压力泵连接，所述单向手动压力泵与二位三通换向阀的进口连接，所述二位三通换向阀的第一出口与千斤顶的油压口连接，所述千斤顶的第二出口与压力仓室的油压口连接，所述压力仓室的油压口同时依次与单向阀、截止阀和蓄能器连接，所述千斤顶的回油口连接油箱，所述压力仓室的回油口通过截止阀连接油箱。所述支撑结构包括下垫座、上顶板和四立柱荷载加载支柱，所述压力仓室放置在所述下垫座的凹槽上，所述立柱的下端固定在下垫座上，所述立柱的上端与上顶板通过锁紧螺母连接，所述液压千斤顶固定在所述上顶板上。所述支撑结构还包括中间横板，所述中间横板与所述立柱的中部固定连接，所述压力仓室的顶板固定在所述中间横板上。本专利技术的技术构思为：便携式多功能岩石压缩试验仪采用小型化的压力仓室，并利用外置的压力回路为压力仓室提供稳定的围压稳定值，在轴压施加过程中保持围压稳定性。并利用电子系统记录测量参数，不需记录，现场生成参数相关图像。为野外试验提供可靠的试验工具。所述利用可视化的压力仓室可以观察试验试件的破坏过程和试件的放置，小型化的压力仓室是可以野外试验的基础，并且能为小型仓室提供稳定围压和保持压力仓压力是重要的技术创新。所述利用轴压传感器测定试件的破坏强度值，利用围压传感器测定压力仓室的围压值并能使围压达到指定值后停止加压，且设定蓄能器的保压值，保持围压的稳定。外置液压系统通过溢流阀，转向阀，单向阀，截止阀以及带有油压泵的油箱组成，系统的默认值来设定阀门的开关，并通过传感器信息利用PLC进行系统控制。本专利技术的有益效果主要表现在：本试验仪具有简单便携，方便使用，功能齐全的优点。本实验装置对试验试件既能进行轴向加压，又能实现围压加压的功能。主要实现在工程原位测定岩芯的单轴抗压强度以及具有结构面的岩芯的三轴抗压强度两大功能。附图说明图1为用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪的正面视图。图2为用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪的俯视图。图3为用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪的综合图。图4为用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪的被外部油压系统图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图4，一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，包括试验主机、压力控制系统和传感测量系统，所述试验主机包括下垫座(1)、立柱(2)、上顶板(3)以及锁紧螺母(20)，将压力仓室放置在下垫座凹槽(4)之上，增加稳定性，压力仓室由压力仓室底座(5)丙烯玻璃圆筒(6)和压力仓室顶板(7)组成。将钢制台座(8)与压力仓室底座(5)用连接栓(9)连接，试验时将加工过的岩芯放入压力仓室中，安置在下部钢制圆柱(10)之上，下部钢制圆柱(10)之上安装轴压传感器(11)，测定轴向压力。利用传动轴(12)将液压千斤顶(13)施加的轴压传递到岩芯试件，在只施加轴压的条件下，岩石试件破坏荷载可反映岩石的单轴抗压强度。传动轴通过带插入孔圆筒(14)与压力仓室连接，并利用在压力仓室顶板(7)的液压管(15)向油压压力仓室施加围压，在给定围压的条件下，测定含有结构面的岩芯试件破坏时的轴压和围压，并在油压管处安置围压传感器(16)并显示在外置油压表(17)之上。经过一系列试验后得到岩石的内摩擦角和粘聚力。在液压千斤顶(13)与传动轴(12)连接处由连接转换头(19)连接。中间横板(21)是为了让轴压加载稳定，同时可以在试验时固定压力仓室和通过传动轴之间的稳定性。液压千斤顶油压口(18)与压力仓室的液压管(15)与单向手动压力泵(22)连接提供轴压和围压。压力控制系统包括油箱(23)、单向手动压力泵(22)、二位三通换向阀(24)、溢流阀(25)、单向阀(26)、截止阀(27)和蓄能器(28)，所述油箱连接溢流阀，所述油箱与单向手动压力泵连接，所述单向手动压力泵与二位三通换向阀的进口连接，所述二位三通换向阀的第一出口与千斤顶的油压口连接，所述千斤顶的第二出口与压力仓室的油压口连接，所述压力仓室的油压口同时依次与单向阀、截止阀和蓄能器连接，所述千斤顶的回油口连接油箱，所述压力仓室的回油口通过截止阀连接油箱。压力控制系统由油箱提供油源，油箱(23)直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，其特征在于，所述试验仪包括试验主机，所述试验主机包括支撑结构、液压千斤顶、压力仓室、压力传动轴、带插入孔的圆筒以及连接转换头，所述液压千斤顶安装在所述支撑结构的上部，所述压力仓室作为独立结构位于所述支撑框架的下部，所述液压千斤顶的输出端与压力传动轴之间通过连接转换头连接，所述压力传动轴穿过所述带插入孔的圆筒，所述带插入孔的圆筒安装在压力仓室的顶板上，位于所述压力仓室的压力传动轴的末端设置钢制上圆柱，所述压力仓室的底部设有钢制下圆柱，所述钢制上圆柱与所述钢制下圆柱之间为测试工位，所述钢制下圆柱上安装轴压传感器，所述压力仓室的顶板上设有液压管，所述液压管与压力仓室内腔连通，所述液压管处安置围压传感器。

【技术特征摘要】
1.一种用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，其特征在于，所述试验仪包括试验主机，所述试验主机包括支撑结构、液压千斤顶、压力仓室、压力传动轴、带插入孔的圆筒以及连接转换头，所述液压千斤顶安装在所述支撑结构的上部，所述压力仓室作为独立结构位于所述支撑框架的下部，所述液压千斤顶的输出端与压力传动轴之间通过连接转换头连接，所述压力传动轴穿过所述带插入孔的圆筒，所述带插入孔的圆筒安装在压力仓室的顶板上，位于所述压力仓室的压力传动轴的末端设置钢制上圆柱，所述压力仓室的底部设有钢制下圆柱，所述钢制上圆柱与所述钢制下圆柱之间为测试工位，所述钢制下圆柱上安装轴压传感器，所述压力仓室的顶板上设有液压管，所述液压管与压力仓室内腔连通，所述液压管处安置围压传感器。2.如权利要求1所述的用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，其特征在于，所述压力仓室包括压力仓室底座、丙烯玻璃圆筒、和压力仓室顶板，将钢制台座与压力仓室底座用连接栓连接，所述钢制下圆柱位于所述钢制台座上，所述丙烯玻璃圆筒底部与压力仓室底座固定连接，所述丙烯玻璃圆筒的顶部与压力仓室顶板固定连接。3.如权利要求1或2所述的用于原位测试的便携式多功能岩石压缩试验仪，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍法权，张庆同，沙鹏，伍劼，李博，李锦林，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33