复杂条件下岩石力学性能试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种复杂条件下岩石力学性能试验装置，包括圆柱形试验箱，所述圆柱形试验箱底部设有带有阀门的排水管道，边缘侧壁为真空层结构，上部设置有承压板，所述圆柱形试验箱与承压板之间放置有劈裂夹具，所述劈裂夹具内夹紧有圆盘形岩样。所述圆柱形试验箱底部的下表面和承压板的上表面均设有一个凹部，所述的凹部可以分别与试验机的下压力板和上压力板相接合。所述劈裂夹具的上表面和下表面均为圆弧形，上表面和下表面上焊接有圆柱体垫块，所述劈裂夹具的上表面和下表面之间还设置有多个弹簧。本专利所模拟的试验环境接近真实环境，并可进行多种复杂工况的模拟，所得数据精准可靠，试验方法简便，易于操作。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种岩石力学性能实验装置，尤其是一种可模拟多种环境的复杂条件下岩石力学性能试验装置。
技术介绍
随着我国水利事业的不断发展，水工建筑物在施工运行过程中也面临着重大的挑战，如水工引水隧洞的建设过程中会遇到各种复杂的条件，西部极寒地区岩体长期处于低温状态，而地热丰富地区岩体长期处于高温状态但在运行过程中遇冷水又会发生温度骤降现象，处在不同状态下的岩体会呈现出不同的力学特性。岩石的抗压及抗拉性能是岩石的主要力学性能，测试复杂条件下的岩石力学性能有助于了解处于复杂工况下的岩体稳定状况，对于实际工程当中引水隧洞的设计开挖运行具有重要的指导意义。目前测试复杂条件下岩石力学性能的试验方法多为依靠外部设备对岩石试样进行设定工况处理，然后再转移至加载试验机上进行测试试验。但是，在进行岩石试样的转移过程中，试样所处的工况条件就发生了变化，这必然会对岩石的力学性能产生一定的影响。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种结构简单，功能多样，使用方便的复杂条件下岩石力学性能试验装置。本专利所述的复杂条件下岩石力学性能试验装置，包括圆柱形试验箱，所述圆柱形试验箱底部设有带有阀门的排水管道，边缘侧壁为真空层结构，上部设置有承压板，所述圆柱形试验箱与承压板之间放置有劈裂夹具，所述劈裂夹具内夹紧有圆盘形岩样。所述承压板内部设置有与圆柱形试验箱贯通的注水管道。所述圆盘形岩样的四周还设置有紧贴圆盘形岩样的温度传感器。所述圆柱形试验箱底部设置有带有热电偶的加热管；所述圆柱形试验箱边缘侧壁的真空层结构内设置有储存有液氮用于冷却的顶部开有注液口的储液罐，所述储液罐底部设置有控制喷液的电磁阀和朝向圆盘形岩样的喷头。所述温度传感器、加热管、电磁阀均同时与温度监测控制装置相连。所述圆柱形试验箱底部的下表面和承压板的上表面均设有一个凹部，所述的凹部可以分别与试验机的下压力板和上压力板相接合。所述圆柱形试验箱的底座为刚性材料，筒壁为透明高强材料；所述承压板为刚性材料，所述承压板下表面设置隔热层。所述劈裂夹具的上表面和下表面均为圆弧形，上表面和下表面上焊接有圆柱体垫块，所述劈裂夹具的上表面和下表面之间还设置有多个弹簧。本专利的工作步骤如下：1)将岩石制作成与本专利相适应的圆柱形岩样或圆盘形岩样，圆柱形岩样可直接用于抗压试验，圆盘形岩样可先置于劈裂夹具内再进行劈裂抗拉试验；2)试验前先将本装置放于压力试验机下压板上，使圆柱形试验箱底部的凹部与下压板对接，然后将圆柱形岩样或由劈裂夹具固定的圆盘形岩样放于圆柱形试验箱底部，使温度传感器与圆柱形岩样或圆盘形岩样的表面相接触，之后将承压板放入圆柱形试验箱上部，承压板与圆柱形试验箱将圆柱形岩样或劈裂夹具和圆盘形岩样夹在中间，将试验机上压板缓慢下调，与承压板上方的凹部相对接；3)在储液罐内注入液氮制冷液，并充入适当的气压，将温度传感器、加热管、电磁阀同时与温度监测控制装置相连接，并进行调试；4)按照试验设计工况进行相应的试验操作，加热管可以为圆柱形岩样或圆盘形岩样提供高温环境，喷头喷出液氮可以为圆柱形岩样或圆盘形岩样提供低温环境，同时可以使高温圆柱形岩样或圆盘形岩样温度骤降，并可通过注水管道注水使圆柱形岩样或圆盘形岩样处于浸水饱和或干燥状态；5)在圆柱形岩样或圆盘形岩样达到设定工况后，开启本系统，进行圆柱形岩样或圆盘形岩样的抗压或劈裂抗拉试验，直至圆柱形岩样或圆盘形岩样发生损坏，记录试验数据；6)试验结束后，关闭电源，将本装置搬离试验机，提出承压板，取出破碎的圆柱形岩样或圆盘形岩样，使用吸尘器将碎屑清理干净即可。本专利适用于测试处于复杂条件下的岩石抗拉强度与劈裂抗拉强度，如高温状态、低温状态、饱和状态、干燥状态、高温急速冷却状态等，所模拟的试验环境接近真实环境，并可进行多种复杂工况的模拟，所得数据精准可靠，试验方法简便，易于操作。附图说明图1为本技术的复杂条件下岩石力学性能试验装置的结构示意图图2为图1的中间部位剖视图图3为劈裂夹具的结构示意图具体实施方式如图1至图3所示，本技术的复杂条件下岩石力学性能试验装置，包括圆柱形试验箱5，所述圆柱形试验箱5底部设有带有阀门2的排水管道4，边缘侧壁为真空层结构8，上部设置有承压板9，所述圆柱形试验箱5与承压板9之间放置有劈裂夹具24，所述劈裂夹具24内夹紧有圆盘形岩样7。所述承压板9内部设置有与圆柱形试验箱5贯通的注水管道10。所述圆盘形岩样7的四周还设置有紧贴圆盘形岩样7的温度传感器6。所述圆柱形试验箱5底部设置有带有热电偶18的加热管3。所述圆柱形试验箱5边缘侧壁的真空层结构8内设置有储存有液氮用于冷却的顶部开有注液口12的储液罐14，所述储液罐14底部设置有控制喷液的电磁阀16和朝向圆盘形岩样7的喷头15。所述温度传感器6、加热管3、电磁阀16均同时与温度监测控制装置17相连。所述圆柱形试验箱5底部的下表面和承压板9的上表面均设有一个凹部，所述的凹部可以分别与试验机的下压力板1和上压力板11相接合。所述圆柱形试验箱5的底座为刚性材料，筒壁为透明高强材料；所述承压板9为刚性材料，所述承压板9下表面设置隔热层13。所述劈裂夹具24的上表面23和下表面19均为圆弧形，上表面23和下表面19上焊接有圆柱体垫块20，所述劈裂夹具24的上表面23和下表面19之间还设置有多个弹簧21。本专利的工作步骤如下：1)将岩石制作成与本专利相适应的圆柱形岩样7或圆盘形岩样22，圆柱形岩样7可直接用于抗压试验，圆盘形岩样22可先置于劈裂夹具24内再进行劈裂抗拉试验；2)试验前先将本装置放于压力试验机下压板1上，使圆柱形试验箱5底部的凹部与下压板1对接，然后将圆柱形岩样7或由劈裂夹具24固定的圆盘形岩样22放于圆柱形试验箱5底部，使温度传感器6与圆柱形岩样7或圆盘形岩样22的表面相接触，之后将承压板9放入圆柱形试验箱5上部，承压板9与圆柱形试验箱5将圆柱形岩样7或劈裂夹具24和圆盘形岩样22夹在中间，将试验机上压板11缓慢下调，与承压板9上方的凹部相对接；3)在储液罐14内注入液氮制冷液，并充入适当的气压，将温度传感器6、加热管3、电磁阀16同时与温度监测控制装置17相连接，并进行调试；4)按照试验设计工况进行相应的试验操作，加热管3可以为圆柱形岩样7或圆盘形岩样22提供高温环境，喷头15喷出液氮可以为圆柱形岩样7或圆盘形岩样22提供低温环境，同时可以使高温圆柱形岩样7或圆盘形岩样22温度骤降，并可通过注水管道10注水使圆柱形岩样7或圆盘形岩样22处于浸水饱和或干燥状态；5)在圆柱形岩样7或圆盘形岩样22达到设定工况后，开启本系统，进行圆柱形岩样7或圆盘形岩样22的抗压或劈裂抗拉试验，直至圆柱形岩样7或圆盘形岩样22发生损坏，记录试验数据；6)试验结束后，关闭电源，将本装置搬离试验机，提出承压板9，取出破碎的圆柱形岩样7或圆盘形岩样22，使用吸尘器将碎屑清理干净即可。上面所述的实施例仅仅是对本技术的优选实施方式进行描述，并非对本技术的范围进行限定，在不脱离本技术设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本技术技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本技术的权利要求书确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
复杂条件下岩石力学性能试验装置，其特征在于，包括圆柱形试验箱，所述圆柱形试验箱底部设有带有阀门的排水管道，边缘侧壁为真空层结构，上部设置有承压板，所述圆柱形试验箱与承压板之间放置有劈裂夹具，所述劈裂夹具内夹紧有圆盘形岩样，所述承压板内部设置有与圆柱形试验箱贯通的注水管道，所述圆盘形岩样的四周还设置有紧贴圆盘形岩样的温度传感器，所述圆柱形试验箱底部设置有带有热电偶的加热管，所述圆柱形试验箱边缘侧壁的真空层结构内设置有储存有液氮用于冷却的顶部开有注液口的储液罐，所述储液罐底部设置有控制喷液的电磁阀和朝向圆盘形岩样的喷头，所述温度传感器、加热管、电磁阀均同时与温度监测控制装置相连。

【技术特征摘要】
1.复杂条件下岩石力学性能试验装置，其特征在于，包括圆柱形试验箱，所述圆柱形试验箱底部设有带有阀门的排水管道，边缘侧壁为真空层结构，上部设置有承压板，所述圆柱形试验箱与承压板之间放置有劈裂夹具，所述劈裂夹具内夹紧有圆盘形岩样，所述承压板内部设置有与圆柱形试验箱贯通的注水管道，所述圆盘形岩样的四周还设置有紧贴圆盘形岩样的温度传感器，所述圆柱形试验箱底部设置有带有热电偶的加热管，所述圆柱形试验箱边缘侧壁的真空层结构内设置有储存有液氮用于冷却的顶部开有注液口的储液罐，所述储液罐底部设置有控制喷液的电磁阀和朝向圆盘形岩样的喷头，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宇，宿辉，蔡灿，
申请(专利权)人：段宇，
类型：新型
国别省市：河北;13