当前位置: 首页 > 专利查询>重庆大学专利>正文

一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法技术

技术编号:20359500 阅读:29 留言:0更新日期:2019-02-16 15:05
本发明专利技术属岩石力学性能检测技术领域,特别是一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,包括步骤a:制作岩石试件;步骤b:选用透明材料制作用于放置所述岩石试件的可封闭的压力室;步骤c、将所述岩石试件放置于所述压力室内;步骤d:设置具有压迫部的压迫机构,使所述压迫部与所述岩石试件之间为压迫配合;步骤e:安装泵机,使所述泵机与所述压力室的内侧相连通,封闭所述压力室;步骤f:安装拍摄机构,使所述拍摄机构对准放置在所述压力室内的所述岩石试件;步骤g:开启所述泵机,使所述泵机向所述压力室内泵入具有一定压力的透明液体,调节所述压迫机构,使所述压迫部压迫所述岩石试件;步骤h:开启所述拍摄机构,使所述拍摄机构对所述岩石试件进行拍摄。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法
本专利技术涉及岩石力学性能试验
,特别是一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法。
技术介绍
隧道、井下巷道、水电站大坝等大型土木工程在实施前需要对工程所在地的岩石的力学性质进行研究。在研究岩石力学性质的过程中,通常需要对岩石在三轴压缩条件下的变形进行观测。目前,现有的观测方法为电阻应变片法,即将电阻应变片粘贴在被测试件上,当试件受到外荷载作用产生变形后,电阻应变片也产生相同变形,从而使应变片敏感栅的长度发生变化,引起金属丝电阻值的变化,通过电阻应变仪测量应变片电阻值的微小变化,即可得到被测试件的应变变化。然而,采用电阻应变片法观测岩石的变形存在以下缺陷:(一)试验过程相对繁琐;(二)变形测定范围较小;(三)试验过程中容易出现电阻应变片粘贴不牢固而导致试验失败;(四)试样破坏的部位并非粘贴电阻应变片的部位从而导致测量结果不精确。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于:针对现有技术中存在的采用电阻应变片法观测岩石变形存在上述缺陷的问题,提供一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,包括步骤a:制作岩石试件;步骤b:选用透明材料制作用于放置所述岩石试件的可封闭的压力室;步骤c:将所述岩石试件放置于所述压力室内;步骤d:设置具有压迫部的压迫机构,使所述压迫部与所述岩石试件之间为压迫配合;步骤e:安装泵机,使所述泵机与所述压力室的内侧相连通,封闭所述压力室;步骤f:安装拍摄机构,使所述拍摄机构对准放置在所述压力室内的所述岩石试件;步骤g:开启所述泵机,使所述泵机向所述压力室内泵入具有一定压力的透明液体,调节所述压迫机构,使所述压迫部压迫所述岩石试件;步骤h:开启所述拍摄机构,使所述拍摄机构对所述岩石试件进行拍摄。上述方案中的摄像机构可选用市面上常见的三维数字散斑动态应变测量分析系统。使用上述方案所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时,首先将岩石试件放置于压力室内,并封闭压力室;然后泵机向压力室内泵入透明液体,以提供围压,模拟岩石、煤岩的真实状态,随后使压迫机构的压迫部对岩石试件进行压迫,并压缩岩石试件,最后使用拍摄机构对岩石试件进行拍照。由于压力室选用透明材料制成,同时向压力室内泵入的液体也是透明的,因此可以直观观察试件的变形特征。在试验过程中,拍摄机构对岩石试件拍摄图片,通过计算机对图片进行采集、分析、处理,以及对图片的像素进行解析,即可分析计算试件的径向变形;同时计算机对试验过程拍摄到的视频进行导入和控制,以时间为单位,对视频进行编辑、分析、处理,形成全自动的过程,从而进一步地分析岩石试件的变形。本专利技术测得的试验数据精确、可靠;另外,采用可视化方式并结合图像分析方法,能更准确地测量岩石试件的变形。解决了采用电阻应变片法观测岩石变形存在较多缺陷的问题。优选地,所述三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法还包括步骤i:设置DIC系统;所述步骤a中,制作岩石试件包括步骤a1:在所述岩石试件的表面涂覆散斑场层。在试验过程中,试验人员发现,通过计算机分析拍摄机构拍摄的图片和视频的方式,仅能够观察岩石试样变形破坏的过程,而无法对岩石试件的变形进行定量地分析,从而在研究岩石的力学性质时精度不高。上述优选方案中,通过设置有DIC系统,并在岩石试件的表面上涂覆散斑场层,在试验的过程中,随着压迫部压迫岩石试件,岩石试件逐渐发生变形,此时岩石试件表面的散斑发生移动,通过DIC系统对岩石试件表面的观测,并对比变形前后岩石试件表面散斑场的变化,能够得到岩石试件具体的变形数据,从而能够精确地测出岩石力学性质。优选地,所述步骤a中,制作岩石试件还包括步骤a2:在所述散斑场层的外表面包覆透明的热缩材料层。在试验的过程中,试验人员发现,液体与岩石试件相接触后会使岩石试件的力学性质发生变化,使得测得的岩石试件的力学性质存在较大的差异。上述优选方案中,通过在散斑场层的外表面包覆透明的热缩材料层,避免了液体与岩石试件相接触,从而测得的岩石试件的力学性质较为准确。优选地,所述步骤a中,制作岩石试件还包括步骤a3:将所述岩石试件制作成圆柱状;所述步骤b中,制作压力室包括步骤b1:将所述压力室制作成圆管状。在试验的过程中,试验人员发现,当拍摄机构拍摄到的压力室的内外壁和岩石试件的外壁存在棱角时,容易对观测岩石试件的变形造成影响,从而影响测定的岩石试件的力学性质的准确度。上述优选方案中,通过将压力室设置呈圆管状,并将岩石试件设置呈圆柱状,试验时,将岩石试件插入压力室内,并将压力室的两端封闭。拍摄机构透过压力室的内外侧壁对岩石试件的变形进行拍摄,此时压力室的内外侧壁和岩石试件的外壁均不存在棱角,避免了压力室的内外侧壁和岩石试件的外壁存在棱角而影响观测岩石试件的变形,确保了测得的岩石试件的力学性质的准确度。优选地,所述三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法还包括步骤j:设置上盖板和下盖板,使所述上盖板和所述下盖板分别与所述压力室的两端端部相配合,封闭或开启所述压力室。上述优选方案中,设置上盖板和下盖板,通过使上盖板和下盖板盖住压力室的两端,即可实现对压力室进行封闭,十分方便。优选地,所述步骤j中,设置上盖板和下盖板的包括步骤j1:使所述上盖板与所述下盖板之间为螺栓连接。上述优选方案中,上盖板与下盖板之间为螺栓连接,在试验过程中,将装有岩石试件的压力室放置在上盖板和下盖板之间后,拧紧上盖板与下盖板之间的连接螺栓,使上盖板与下盖板对压力室进行夹紧,实现对压力室的封闭,密封效果较好。同时,此时上盖板、下盖板和压力室三者连成一个整体,从而便于对装有岩石试件的压力室进行转移。优选地,所述步骤j中,设置上盖板和下盖板还包括步骤j2:在所述上盖板上设置通孔,使所述通孔的位置与所述压力室的位置相对应;所述步骤d中,设置压迫机构包括步骤d1:设置滑动杆,使所述滑动杆的侧壁与所述通孔的内壁之间为滑动配合。上述优选方案中设置滑动杆,并在上盖板上设置有通孔,并使滑动杆的侧壁与通孔的内壁之间为滑动配合。试验时,将滑动杆向压力室内推动,即可实现对岩石试件的压迫,操作较为方便。通过使滑动杆的侧壁与通孔的内壁之间为滑动配合,使得在向压力室内泵入透明液体后,压力室内的液体不会流向压力室的外部。优选地,所述岩石试件与所述滑动杆相对应的一端为受压端,另一端为固定端,所述三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法还包括步骤k:设置上垫块和下垫块,使所述上垫块与所述受压端的端部相贴合,使所述下垫块与所述固定端的端部相贴合。上述优选方案中,通过设置上垫块和下垫块,并使上垫块与受压端的端部相贴合,下端块与固定端的端部相贴合,当滑动杆朝压力室内侧滑动时,滑动杆通过上垫块对岩石试件的受压端施加作用力,下盖板通过下垫块对岩石试件的固定端施加反作用力,使得岩石试件的受压更加均匀,从而能够更好地模拟岩石、煤岩等在真实状态下的受力,进而使得试验结果更加贴合实际。优选地,所述三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法还包括步骤l:在所述通孔的内壁与所述滑动杆的侧壁之间设置第一密封圈,使所述第一密封圈对所述通孔与所述滑动杆之间的间隙进行密封。上述优选方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征在于:包括步骤a:制作岩石试件(4);步骤b:选用透明材料制作用于放置所述岩石试件(4)的可封闭的压力室(3);步骤c:将所述岩石试件(4)放置于所述压力室(3)内;步骤d:设置具有压迫部的压迫机构,使所述压迫部与所述岩石试件(4)之间为压迫配合;步骤e:安装泵机(2),使所述泵机(2)与所述压力室(3)的内侧相连通,封闭所述压力室(3);步骤f:安装拍摄机构(1),使所述拍摄机构(1)对准放置在所述压力室(3)内的所述岩石试件(4);步骤g:开启所述泵机(2),使所述泵机(2)向所述压力室(3)内泵入具有一定压力的透明液体,调节所述压迫机构,使所述压迫部压迫所述岩石试件(4);步骤h:开启所述拍摄机构(1),使所述拍摄机构(1)对所述岩石试件(4)进行拍摄。

【技术特征摘要】
1.一种三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征在于:包括步骤a:制作岩石试件(4);步骤b:选用透明材料制作用于放置所述岩石试件(4)的可封闭的压力室(3);步骤c:将所述岩石试件(4)放置于所述压力室(3)内;步骤d:设置具有压迫部的压迫机构,使所述压迫部与所述岩石试件(4)之间为压迫配合;步骤e:安装泵机(2),使所述泵机(2)与所述压力室(3)的内侧相连通,封闭所述压力室(3);步骤f:安装拍摄机构(1),使所述拍摄机构(1)对准放置在所述压力室(3)内的所述岩石试件(4);步骤g:开启所述泵机(2),使所述泵机(2)向所述压力室(3)内泵入具有一定压力的透明液体,调节所述压迫机构,使所述压迫部压迫所述岩石试件(4);步骤h:开启所述拍摄机构(1),使所述拍摄机构(1)对所述岩石试件(4)进行拍摄。2.根据权利要求1所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征在于:还包括步骤i:设置DIC系统(5);所述步骤a中,制作岩石试件(4)包括步骤a1:在所述岩石试件(4)的表面涂覆散斑场层(6)。3.根据权利要求2所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征在于:所述步骤a中,制作岩石试件(4)还包括步骤a2:在所述散斑场层(6)的外表面包覆透明的热缩材料层(7)。4.根据权利要求3所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征在于:所述步骤a中,制作岩石试件(4)还包括步骤a3:将所述岩石试件(4)制作成圆柱状;所述步骤b中,制作压力室(3)包括步骤b1:将所述压力室(3)制作成圆管状。5.根据权利要求4所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征在于:还包括步骤j:设置上盖板(8)和下盖板(9),使所述上盖板(8)和所述下盖板(9)分别与所述压力室(3)的两端端部相配合,封闭或开启所述压力室(3)。6.根据权利要求5所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的试验方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭守建许江陈灿灿尹光志大久保诚介闫发志汤杨张超林周斌焦峰程亮张辰庆
申请(专利权)人:重庆大学
类型:发明
国别省市:重庆,50

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1