一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置，包括压力室，压力室的底部设置有底座，底座上设置有第二钢垫块，轴向加载千斤顶贯穿压力室顶部的开口，轴向加载千斤顶的底部设置有聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板与第一钢垫块相抵接触，第一钢垫块和第二钢垫块之间夹有层状岩石试件，轴向加载千斤顶与压力室顶部的开口的内壁之间设置有密封圈。本实用新型专利技术所需样品较少，可仅采用一个层状岩石试验即可获取控制层状岩石力学性质的6个变量；流程简单，在一次试验内即可获取岩石的变形参数；可直接测定层状岩石试件的各向同性平面方向，无需在试验前进行估测。

A device for determining the anisotropic deformation parameters of layered rock

The utility model discloses a device for measuring the anisotropy of layered rock deformation parameters, including the pressure chamber and the pressure chamber is arranged at the bottom of the base, the base is provided with second steel pad opening axial loading Jack throughout the top of the pressure chamber, the bottom of the axial loading jack provided with PTFE, PTFE. Contact with the first steel block, a layered rock specimen is sandwiched between the first steel pad and second steel block, a sealing ring is arranged between the inner wall of the opening of the axial loading jacks and the top of the pressure chamber. The utility model has the advantages of less samples, can only use a layered rock test can obtain 6 variables control mechanical properties of layered rock; process is simple, can obtain the deformation parameters of rock in a test; direct determination of rock layered isotropic plane direction element, without estimating before test.

【技术实现步骤摘要】
一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置
本技术涉及岩石力学测试
，具体为一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置。
技术介绍
地球表层的大多岩体，在漫长的地质历史条件下，岩体中会形成各种原生或次生的结构面，如层理、节理、片理、褶皱、弱面等，这些发育有呈定向规律分布的优势层面的岩体可视为广义的层状岩体。受层面倾角影响，层状岩体的变形和强度表现出明显的各向异性特征，给实际工程设计和层状岩体稳定性评价带来巨大困难。层状岩石的研究早期主要的研究内容是如何确定层状岩石的弹性参数，为了解决这一问题，多种假设理论被提出，主要有：层状正交各向异性体、正交各向异性理论、层状正交介质等效模型等，其中影响范围的假设为等效均质横观各向同性介质。当采用这种理论假定下，岩石的弹性力学特性由六个变量控制：各向同性平面的法向量（或其产状）、五个弹性力学参数：平行横观各向同性平面的弹性模量、平行横观各向同性平面的泊松比、垂直各向同性平面的弹性模量、垂直各向同性平面的泊松比、垂直各向同性平面的剪切模量。一般而言，为了测定岩石中以上的六个变量，将野外采集的岩块按不同方位进行切割，形成不同层面倾角的小岩块，然后钻芯取样，最后切割、磨平，得到最终岩石试件。并将这些不同层面倾角的岩石试件分别开展单轴压缩试验，最后分析试验结果得到以上六个变量。由于研究过程中需要采取各个不同层面倾角的试件并开展多次试验，如文（刘运思,等.横观各向同性岩石弹性参数及抗压强度的试验研究[J].中南大学学报.2013,44(8):3398-3405.）中为了测定板岩的弹性参数，开展了7个不同层间倾角的38次试验，文（黄青,等.层状各向异性岩体的室内单轴压缩试验分析[J].长江科学院院报.33(5):58-63.）中为了测定灰岩的弹性参数，开展了7个不同层间倾角的42次试验。使得测定层状岩石变形参数过程繁复，且成本居高不下，严重的制约了工程应用。
技术实现思路
本技术的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置。本技术的上述目的通过以下技术方案实现：一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置，包括压力室，压力室的底部设置有底座，底座上设置有第二钢垫块，底座的顶面设置有球形凹槽，第二钢垫块的底面为与球形凹槽适配的球面，轴向加载千斤顶贯穿压力室顶部的开口，轴向加载千斤顶的底部设置有聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板与第一钢垫块相抵接触，第一钢垫块和第二钢垫块之间夹有层状岩石试件，轴向加载千斤顶与压力室顶部的开口的内壁之间设置有密封圈，压力室的下部侧壁开设有液压油入口，压力室的上部侧壁开设有压力室排气孔。如上所述的层状岩石试件顶端和第一钢垫块之间通过环形橡皮套膜包裹；层状岩石试件底端和第二钢垫块之间通过环形橡皮套膜包裹。本技术相对于现有试验技术具有以下有益效果：（1）所需样品较少，可仅采用一个层状岩石试验即可获取控制层状岩石力学性质的6个变量；（2）流程简单，无需开展多次试验，仅需针对单个样品，依次进行静水压加载与侧压条件下轴向压缩加载试验。在一次试验内即可获取岩石的变形参数。（3）在试验过程中，将直接测定层状岩石试件的各向同性平面方向，无需在试验前进行估测。附图说明图1为本技术的剖面结构示意图；图2为轴向加载前层状岩石试件顶端无侧向滑移时的结构状态示意图；图3为轴向加载后层状岩石试件顶端无侧向滑移时的结构状态示意图。其中：1-可滑移轴向加载装置；2-密封圈；3-环形橡皮套膜；4-压力室；5-一侧的应变花；6-层状岩石试件；7-球状底座；701-球形凹槽；8-第二钢垫块；9-液压油入口；10-静水压力；11-压力室排气孔；101-轴向加载千斤顶；102-聚四氟乙烯板；103-第一钢垫块；104-轴向压力。具体实施方式以下结合附图以及实施例对技术的技术方案做进一步的描述。实施例：如图1所示，一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置，包括压力室4，压力室4的底部设置有底座7，底座7上设置有第二钢垫块8，底座7的顶面设置有球形凹槽701，第二钢垫块8的底面为与球形凹槽701适配的球面，轴向加载千斤顶101贯穿压力室4顶部的开口，轴向加载千斤顶101的底部设置有聚四氟乙烯板102，聚四氟乙烯板102与第一钢垫块103相抵接触，第一钢垫块103和第二钢垫块8之间夹有层状岩石试件6，轴向加载千斤顶101与压力室4顶部的开口的内壁之间设置有密封圈2，压力室4的下部侧壁开设有液压油入口9，压力室4的上部侧壁开设有压力室排气孔11。如上所述的层状岩石试件6顶端和第一钢垫块103之间通过环形橡皮套膜3包裹；层状岩石试件6底端和第二钢垫块8之间通过环形橡皮套膜3包裹。作为一种优选方案，层状岩石试件6的尺寸为直径50mm，高100mm的国际标准试件，压力室的内部直径为2倍层状岩石试件6的直径。，底座7的顶面设置有球形凹槽701，第二钢垫块8的底面为与球形凹槽701适配的球面，可以容纳一定的对中误差。压力室4的下部侧壁开设有液压油入口9，压力室4的上部侧壁开设有压力室排气孔11，用以从外部油泵引入带压液压油，完成静水压加载。层状岩石试件6顶端和第一钢垫块103之间通过环形橡皮套膜3包裹固定；层状岩石试件6底端和第二钢垫块8之间通过环形橡皮套膜3包裹固定，环形橡皮套膜3的作用是保证液压油不进入第二钢垫块8或第一钢垫块103与层状岩石试件6之间的空隙。层状岩石试件6侧部粘贴两组应变花5，每组应变花5包括3个应变片，共计六个应变片。作为一种优选方案，两组应变花以层状岩石试件6的中心轴对称粘贴。可滑移轴向加载装置1包括轴向加载千斤顶101、聚四氟乙烯板102和第一钢垫块103。在轴向加载千斤顶101施加的轴向压力104作用下，或带压液压油作用的静水压力10作用下，层状岩石力学试件6将发生非轴对称变形（如图2、图3对比所示），聚四氟乙烯板102作为摩擦力极低的材料，在其作用下轴向加载千斤顶101与第一钢垫块103发生侧向滑动，但不发生转动，保证层状岩石试件6变形状态下应变主轴与各向同性平面共轴。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术的结构做任何形式上的限制。凡是依据本技术的技术实质对以上例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术的技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置，包括压力室（4），其特征在于，压力室（4）的底部设置有底座（7），底座（7）上设置有第二钢垫块（8），底座（7）的顶面设置有球形凹槽（701），第二钢垫块（8）的底面为与球形凹槽（701）适配的球面，轴向加载千斤顶（101）贯穿压力室（4）顶部的开口，轴向加载千斤顶（101）的底部设置有聚四氟乙烯板（102），聚四氟乙烯板（102）与第一钢垫块（103）相抵接触，第一钢垫块（103）和第二钢垫块（8）之间夹有层状岩石试件（6），轴向加载千斤顶（101）与压力室（4）顶部的开口的内壁之间设置有密封圈（2），压力室（4）的下部侧壁开设有液压油入口（9），压力室（4）的上部侧壁开设有压力室排气孔（11）。

【技术特征摘要】
1.一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置，包括压力室（4），其特征在于，压力室（4）的底部设置有底座（7），底座（7）上设置有第二钢垫块（8），底座（7）的顶面设置有球形凹槽（701），第二钢垫块（8）的底面为与球形凹槽（701）适配的球面，轴向加载千斤顶（101）贯穿压力室（4）顶部的开口，轴向加载千斤顶（101）的底部设置有聚四氟乙烯板（102），聚四氟乙烯板（102）与第一钢垫块（103）相抵接触，第一钢垫块（103）和第二钢垫...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔臻，盛谦，马亚丽娜，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北,42