岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置及其使用方法，涉及岩石力学实验领域。其包括柔性箱体、岩石夹持机构、温度调节机构、湿度调节机构及实时环境监测机构，其中，岩石夹持机构分为上夹持机构和下夹持机构，其分别安装在柔性箱体的上下面上，且上夹持机构和下夹持机构位置相对；温度调节机构和湿度调节机构用于对该密闭柔性箱体内的温度和湿度进行调节至合适范围；实时环境监测机构用于对柔性箱体内的温度、湿度参数进行监控。本发明专利技术对岩石力学实验加载过程所涉及的温度和湿度参数进行准确控制，提高室内所测岩石力学性质的可靠性和真实性，使实验结果更加接近于现场实际。

【技术实现步骤摘要】
岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置及其使用方法
本专利技术涉及岩石力学实验领域，尤其涉及一种岩石力学实验加载过程中的温度、湿度控制装置及其使用方法。
技术介绍
岩石力学实验是岩石力学特征研究的主要方法之一，是岩石应用于工程和岩石力学理论研究所必须开展的一项工作，通过一定的测试方法和手段测定岩石的基本力学性质，为岩石力学数值计算和岩石工程的设计施工提供力学参数。目前岩石力学实验主要是在室内进行，通过岩石试验机对岩石试件进行加载，得到岩石的力学性质及其在不同压力下的力学特性。岩石的力学性质受多种参数影响，其中温度和湿度是重要的影响因素，特别是对于深部地质环境下岩石强度特征、变形破坏规律等影响严重。当前的岩石力学实验机仅对岩石试件的实验压力、时间、加载方式、加载速度等因素进行了控制，而对加载环境的温湿度参数则没有较好的调节方法。当前的方法仅仅是在实验室内安装空调机和加湿器等对室内温湿度大环境进行一个大体的调控，由于实验室空间较大，这种方法不能精准的控制岩石试件自身的温湿度，进而无法保证试验结果的精确性及可靠性。因此，现有技术还有待于更进一步的改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置及其使用方法，以对岩石力学实验加载过程所涉及的温度和湿度参数进行准确控制，用以分析温度和湿度对岩石受力变形过程的影响程度，研究不同温度和湿度状态下岩石的力学行为与特性，提高室内所测岩石力学性质的可靠性和真实性，使实验结果更加接近于现场实际。为实现上述目的，本专利技术所需克服的主要技术难题在于：如何对岩石力学实验加载过程中所涉及的温度和湿度参数进行精确调控(因现有技术实质上是在一个开放的环境内，其温度和湿度参数难以做到非常精确)。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，其包括柔性箱体、岩石夹持机构、温度调节机构、湿度调节机构及实时环境监测机构；所述的柔性箱体为一长方体结构，其包括上下、前后面及左、右侧面；所述的岩石夹持机构分为上夹持机构和下夹持机构，其分别安装在所述柔性箱体的上下面上，且所述上夹持机构和下夹持机构位置相对，当进行岩石力学实验时，所述上夹持机构和下夹持机构之间的柔性箱体内放置岩石试件，通过上下夹持机构对所述岩石试件进行固定；所述的柔性箱体的前面可打开或关闭，从而形成可打开或关闭的门体，所述的门体上设置有两个预留孔，所述的预留孔作为导线通道或者使所述柔性箱体与外部环境之间进行气体交换，所述的柔性箱体的内侧均匀敷设有一层隔热层；所述的温度调节机构和湿度调节机构用于对该密闭柔性箱体内的温度和湿度进行监控并调节至合适范围；所述的实时环境监测机构用于对柔性箱体内的温度、湿度参数进行监控。作为本专利技术的一个优选方案，上述的温度调节机构包括加热片、温度调节器与电源，上述的加热片设置有多个，分别设置在上述柔性箱体内的左侧面、右侧面及后面，每个加热片均通过导线与温度调节器连接，上述温度调节器与电源连接，上述温度调节器和电源位于上述柔性箱体的外面。作为本专利技术的另一个优选方案，上述的湿度调节机构包括湿度调节器与电源，上述的湿度调节器一端连接有柔性导管，另一端连接上述电源，上述柔性导管的另一端通入上述柔性箱体内，上述湿度调节器与电源均位于上述柔性箱体外面。进一步的，上述的柔性箱体长×宽×高＝300mm×200mm×150mm，箱体壁厚2mm，上述柔性箱体采用透明材质制作而成；上述的环境监测机构包括温湿度传感器、数据处理器及独立电子显示器，所述的温湿度传感器位于所述柔性箱体内。进一步的，上述的岩石试件为圆柱形，其直径×高度＝50mm×100mm，在上述岩石试件表面粘贴测试部件。进一步的，上述柔性箱体的前面与左侧面或右侧面之间通过连轴实现打开或关闭，在上述门体上设置有门把手。进一步的，上述的上夹持机构包括上承压头，下夹持机构包括下承压头，上述的柔性箱体与上述上承压头、下承压头的连接处设置有密封圈进行密封。上述岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置的使用方法，依次包括以下步骤：a准备标准岩石试件并在其表面黏贴相关测量部件；b将上夹持机构、下夹持机构与柔性箱体安装在一起，将步骤a备好的标准岩石试件放入上、下夹持机构之间，使得上下夹持机构、标准岩石试件、柔性箱体形成一个整体；c将步骤b完成的整体结构安装于常规岩石力学实验机上，其中下夹持机构安置在实验机下承压板上，上夹持机构安置于实验机上承压板下方，并紧固；d打开柔性箱体的门体，将环境监测机构中的相关部件放置于柔性箱体合适的位置，所有工作完成后，关闭柔性箱体的门体；e步骤d步骤完成后，连接温度调节结构和湿度调节机构中的相关部件；f开始实验，首先开启温度调节机构并设定一预设温度，待温度达到预设温度后，开启湿度调节机构进行湿度调节，使得柔性箱体内始终保持一恒温恒湿的状态；同时利用环境监测机构对实验环境内的温湿度进行实时监控，随时调节柔性箱体内的温湿度；g实验结束后，关闭温度调节机构、湿度调节机构，待箱体内待温度冷却至常温后，取出岩石试件。进一步的，步骤a中，相关测量部件为应变片。进一步的，步骤b中，在岩石试件与上下夹持机构的夹持接触面上涂抹润滑剂，并铺垫保鲜膜。本专利技术所带来的有益技术效果为：当前我国深部地下岩体工程，岩石所处的地质环境温度往往高达40-60摄氏度，相对湿度能够达到80％RH，而高温高湿的环境对岩石的抗压强度、弹性模量等参数具有非常大的影响。当前的岩石力学实验装置，无法有效拟合工程现场的温湿度环境，使得测试得到的岩石力学参数无法精确指导工程现场应用。而仅靠在实验室大环境内的温湿度调节无法完全满足实验要求，且实验成本较高，实验环境较差，会给实验人员的身体健康带来较大危害。本专利技术提供的一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置及其使用方法，人为地在岩石试件周围一定小范围内创造了一个相对密闭的空间，使用柔性箱体结构包裹岩石试件，通过精确调控该柔性箱体内的相对温湿度，可进行恒定温湿度双向耦合状态下的基础岩石力学实验。该实验装置小巧灵活，安装简易快捷，能够实现温湿度的精确调控，能够使实验环境有效拟合深部岩体工程所处的现场环境；同时箱体均采用透明材质制成，便于观察内部岩石试件的宏观变形特征。利用该装置测试得到的温湿度双向耦合下的岩石力学参数结果更具可靠性和精确性。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术装置的剖面示意图；图2为本专利技术装置的立体结构示意图；图中：1—柔性箱体；2—柔性隔热层；3—上承压头；4—下承压头；5—温度调节器；6—加热片；7—柔性导管；8—湿度调节器、9—温湿度传感器；10—岩石试件；11—预留孔一；12—预留孔二；13—门把手；14—连轴；15—密封圈体。具体实施方式本专利技术提出了一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置及其使用方法，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。结合图1和图2所示，一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，包括柔性箱体、岩石夹持机构、温度调节机构、湿度调节机构及实时环境监测机构。其中，岩石夹持机构包括上夹持机构和下夹持机构，上夹持机构包括上承压头，下夹持机构包括下承压头，上述的柔性箱体与上述上承压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，其包括柔性箱体、岩石夹持机构、温度调节机构、湿度调节机构及实时环境监测机构，所述的柔性箱体为一长方体结构，其包括上下、前后面及左、右侧面，其特征在于：所述的岩石夹持机构分为上夹持机构和下夹持机构，其分别安装在所述柔性箱体的上下面上，且所述上夹持机构和下夹持机构位置相对，当进行岩石力学实验时，所述上夹持机构和下夹持机构之间的柔性箱体内放置岩石试件，通过上下夹持机构对所述岩石试件进行固定；所述的柔性箱体的前面可打开或关闭，从而形成可打开或关闭的门体，所述的门体上设置有两个预留孔，所述的预留孔作为导线通道或者使得所述柔性箱体与外部环境之间进行气体交换，所述的柔性箱体的内侧均匀敷设有一层隔热层；所述的温度调节机构和湿度调节机构用于对该密闭柔性箱体内的温度和湿度进行监控并调节至合适范围；所述的实时环境监测机构用于对柔性箱体内的温度、湿度参数进行监控。

【技术特征摘要】
1.一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，其包括柔性箱体、岩石夹持机构、温度调节机构、湿度调节机构及实时环境监测机构，所述的柔性箱体为一长方体结构，其包括上下、前后面及左、右侧面，其特征在于：所述的岩石夹持机构分为上夹持机构和下夹持机构，其分别安装在所述柔性箱体的上下面上，且所述上夹持机构和下夹持机构位置相对，当进行岩石力学实验时，所述上夹持机构和下夹持机构之间的柔性箱体内放置岩石试件，通过上下夹持机构对所述岩石试件进行固定；所述的柔性箱体的前面可打开或关闭，从而形成可打开或关闭的门体，所述的门体上设置有两个预留孔，所述的预留孔作为导线通道或者使得所述柔性箱体与外部环境之间进行气体交换，所述的柔性箱体的内侧均匀敷设有一层隔热层；所述的温度调节机构和湿度调节机构用于对该密闭柔性箱体内的温度和湿度进行监控并调节至合适范围；所述的实时环境监测机构用于对柔性箱体内的温度、湿度参数进行监控。2.根据权利要求1所述的一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，其特征在于：所述的温度调节机构包括加热片、温度调节器与电源，所述的加热片设置有多个，分别设置在所述柔性箱体内的左侧面、右侧面及后面，每个加热片均通过导线与温度调节器连接，所述温度调节器与电源连接，所述温度调节器和电源位于所述柔性箱体的外面。3.根据权利要求2所述的一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，其特征在于：所述的湿度调节机构包括湿度调节器与电源，所述的湿度调节器一端连接有柔性导管，另一端连接所述电源，所述柔性导管的另一端通入所述柔性箱体内，所述湿度调节器与电源均位于所述柔性箱体外面。4.根据权利要求3所述的一种岩石力学实验加载过程中的温湿度控制装置，其特征在于：所述的柔性箱体长×宽×高＝300mm×200mm×150mm，箱体壁厚2mm，所述柔性箱体采用透明材质制作而成；所述的环境监测机构包括温湿度传感器、数据处理器及独立电子显示器，所述的温湿度传感器位于所述柔性箱体内。5.根据权利要求3所述的一种岩石力学实验加载过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄万朋，邢文彬，郭晓胜，武凯，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37