深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统技术方案

本实用新型专利技术属于工程岩体实验器材领域，具体的是匹配于岩石力学实验系统(Mechanics Test System，MTS)的维护、修理与保养的装置。本实用新型专利技术所要解决的技术问题是提供一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括包括MTS三轴试验机以及与MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机还包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置的上方。一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，提高MTS三轴力传感器装拆的效率，提高托举的可靠性，同时解决了力传感器对孔安装上的问题，提高了安装效率。

Rock Damage Mechanics Testing System under Deep High Temperature and High Pressure Environment

The utility model belongs to the field of engineering rock mass experimental equipment, in particular to a device matching the maintenance, repair and maintenance of the Mechanics Test System (MTS). The technical problem to be solved by the utility model is to provide a rock damage mechanics testing system under deep high temperature and pressure environment, including a MTS triaxial testing machine and a control system connected with the MTS triaxial testing machine. The MTS triaxial testing machine also includes an accurate hole alignment device for the limit hole of the triaxial force sensor and a supporting device for the disassembly and assembly of the MTS triaxial force sensor. The accurately aligning device of the sensor limit hole is mounted above the supporting device for disassembling and assembling the MTS triaxial force sensor. A rock damage mechanics testing system under deep high temperature and pressure environment improves the efficiency of assembling and disassembling MTS triaxial force sensor and the reliability of lifting. At the same time, it solves the problem of installing force sensor on holes and improves the efficiency of installation.

【技术实现步骤摘要】
深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统
本技术属于工程岩体的岩石力学测试领域，具体的是深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统。
技术介绍
三轴试验等室内岩石力学试验是各类岩石工程必要的基础性试验，高温高压下的岩石力学三轴试验是深地各类岩石工程同样也是极其重要的，保证模拟深地高温高压环境的岩石损伤力学试验的可靠性，对于深地岩石工程建设具有重要意义。作为模拟深地高温高压环境下的岩石损伤力学试验的核心荷载传感器，高温高压荷载传感器准确测量至关重要。由于高温高压等特殊复杂试验条件，在实际试验中，高温高压荷载传感器出现故障概率更高，从而需要对荷载传感器进行较高频率的检测、维护、更换。MTS岩石力学试验机是目前世界上最先进使用最为广泛的岩石力学设备之一，但是其构造复杂结构特殊，其三轴室内部中空且空间狭小，从上到下依次设置有实心刚性柱和高温高压荷载传感器等，其中实心刚性柱上端与实心钢制荷重架由高强螺栓连接，高温高压荷载传感器与实心刚性柱下端通过一颗螺栓连接和一颗限位销限位，三轴室底座上密集排布有高温、高压、渗流等精密排线。因此，在三轴室内部进行高温高压荷载传感器的装拆困难极大、风险极高。其困难在于：一是高温高压荷载传感器本身质量较重，仅仅依靠人力托举，托举时间短且托举稳定性差；二是高温高压荷载传感器在三轴室内实现螺栓孔和限位销孔同时对接困难，操作空间受限；三是在高温高压荷载传感器与刚性柱间存在的不稳定的吸力作用下，高温高压荷载传感器拆卸困难且突然脱落风险较高。其风险在于：人力托举的不稳定性极易造成本身精贵的高温高压荷载传感器跌落损伤；不稳定吸力突然消失以及托举失稳造成的传感器的跌落可能造成三轴室底座精密排线的损坏以及对工作人员的人身机械伤害。显然，目前人力托举下进行对位安装与拆卸的方法不仅仅操作难度大而且风险高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，提高MTS三轴力传感器装拆的效率，提高托举的可靠性，同时解决了力传感器对孔安装上的问题，提高了安装效率。本技术采用的技术方案是：深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括MTS三轴试验机以及MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机由刚性架，高温高压三轴室以及三轴室底座组成，所述控制系统包括工作站，总控制器，手动控制器，所述总控制器与工作站和手动控制器连接，所述总控制器用于控制围压控制系统，温度控制系统，渗流控制系统和加载控制系统，其特征在于，包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置2和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置2搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1的上方，所述用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置包括力传感器托举座和支撑于MTS液压伺服台用于顶升力传感器托举座的千斤顶；所述力传感器托举座包括与千斤顶相连接的连接盘、用于支撑MTS三轴力传感器的支撑盘以及用于进行MTS三轴力传感器拆装的操作通道；所述连接盘上设置有向下凹陷的凹槽，所述支撑盘位于凹槽内且自由支撑于连接盘上，并由凹槽的侧壁对支撑盘构成径向限位；所述连接盘和支撑盘均为中部设置有通孔的环状，由连接盘和支撑盘上的通孔构成操控操作通道；并设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘的限位装置；所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置包括：用于中心螺纹孔对孔的主杆用于限位孔对孔的副杆所述主杆与所述副杆保持水平且主杆和副杆的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，套于主杆外的限位套杆用于保证主杆与所述副杆保持水平且主杆和副杆的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，所述限位套杆为筒形套杆，所述限位套杆上设置有两个牛腿结构上牛腿和下牛腿，所述上牛腿的端部圆孔轴线与下牛腿端部圆孔轴线重合，所述上牛腿的端部圆孔轴线与下牛腿端部圆孔轴线平行于主杆的轴线，所述副杆主体上固定有圆形磁块，所述圆形磁块用于吸附副杆主体外套设的对孔套杆，所述对孔套杆的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述副杆由副杆杆头主体和副杆主体构成，所述副杆杆头主体通过弹簧与副杆主体相连进一步的，所述凹槽的中部设置有沿其轴向向上凸起的凸缘，由凸缘、凹槽的内壁及凹槽的槽底包围形成环形的滑槽；在凸缘的外周套装有环形的可在滑槽内滑动的圆杆；所述支撑盘自由支撑于圆杆上。进一步的，所述限位装置为限位套，所述限位套设置于连接盘的上方，并与连接盘可拆卸连接；由所述限位套的内壁与支撑盘的上表面包围形成与MTS三轴力传感器适配的安置腔；在所述限位套上设置有用于锁定力传感器相对位置的锁紧件。进一步的，所述限位套的内壁沿其径向向内延伸并凸出至连接盘的凹槽内；由限位套向内延伸的凸出部分的底面构成支撑盘的竖向限位。进一步的，所述锁紧件为沿限位套径向设置并穿过限位套的限位螺杆，所述限位螺杆与限位套螺纹配合连接。进一步的，所述千斤顶包括底部脚座、顶部支撑台和位于脚座和支撑台之间驱动支撑台上下移动的顶升机构；所述顶升机构包括四根传动杆，四根传动杆中两两一组形成两个肘形传动件；每个肘形传动件配置一个连接耳座；每个肘形传动件中的两根传动杆与连接耳座相铰接；两个肘形传动件相对设置形成各边等长的平行四边形结构，其一端与安装于脚座的底部耳座铰接，另一端与安装于支撑台的顶部耳座铰接；每两根传动杆配置一个连接耳座；并沿平行四边形结构的对角线方向设置有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆与连接耳座螺纹配合连接以驱动肘形传动件伸长和压缩。进一步的，所述连接耳座为带有容纳对应传动杆的槽结构的的槽形构件；所述底部耳座为带有容纳对应传动杆的槽结构的槽形构件；所述顶部耳座也为带有容纳对应传动杆的槽结构的槽形构件。进一步的，所述支撑台通过一组支撑杆与连接盘相连接；在支撑杆上设置有螺纹，在支撑台的上、下表面面固定连接有与支撑杆上螺纹适配的螺母，所述支撑杆穿过支撑台与支撑台上、下表面的螺母螺纹连接。进一步的，在所述支撑台的上表面设置有平面镜，所述操作通道和平面镜在支撑台上表面的正投影相重合；且所述平面镜通过球铰链铰接于支撑台。进一步的，所述脚座上设置有与MTS液压伺服台的中心对中销适配的定位孔。进一步地，所述副杆主体与上牛腿通过水平柱形销钉固定。进一步地，所述主杆由第二螺纹杆，光滑圆柱和带水平孔的光滑圆柱构成，所述第二螺纹杆可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆中部，所述限位套杆套于光滑圆柱上，进一步地，所述主杆上还设置有水平柱形短杆，所述水平柱形短杆穿过主杆的带水平孔的光滑圆柱上设置的圆孔，所述水平柱形短杆在插入带水平孔的光滑圆柱的圆孔后可旋转主杆使第二螺纹杆试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔。进一步地，所述副杆的副杆主体为圆柱杆，副杆上部副杆杆头主体设置有可滚动钢球，所述副杆杆头主体外径小于外围限位孔内径。进一步地，所述弹簧为圆柱状的压缩弹簧。本技术的有益效果是：该技术取代人力支撑下对荷载传感器进行拆装，节省人力、提高拆装效率，且对荷载传感器的承托更加稳定有力，能够有效防止意外情况下荷载传感器坠落损坏及其他次生伤害；通过所述连接盘上设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括MTS三轴试验机以及与MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机由刚性架，高温高压三轴室以及三轴室底座组成，所述刚性架上搭载高温高压三轴室和三轴室底座，所述高温高压三轴室与三轴室底座垂直相对，所述高温高压三轴室中轴线与所述三轴室底座中轴线重合，所述控制系统包括用于数据处理的工作站，用于控制工作站和总控制器的手动控制器，所述工作站与手动控制器同时与总控制器连接，所述总控制器用于控制围压控制系统，温度控制系统，渗流控制系统和加载控制系统，其特征在于：MTS三轴试验机还包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置(2)和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置(1)，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置(2)搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置(1)的上方。

【技术特征摘要】
1.一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括MTS三轴试验机以及与MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机由刚性架，高温高压三轴室以及三轴室底座组成，所述刚性架上搭载高温高压三轴室和三轴室底座，所述高温高压三轴室与三轴室底座垂直相对，所述高温高压三轴室中轴线与所述三轴室底座中轴线重合，所述控制系统包括用于数据处理的工作站，用于控制工作站和总控制器的手动控制器，所述工作站与手动控制器同时与总控制器连接，所述总控制器用于控制围压控制系统，温度控制系统，渗流控制系统和加载控制系统，其特征在于：MTS三轴试验机还包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置(2)和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置(1)，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置(2)搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置(1)的上方。2.根据权利要求1所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置，包括：传感器托举座(1A)和支撑于MTS液压伺服台(5A)用于顶升传感器托举座(1A)的千斤顶(2A)；所述传感器托举座(1A)包括与千斤顶(2A)相连接的连接盘(11A)、用于支撑MTS三轴力传感器的支撑盘(12A)以及用于进行MTS三轴力传感器拆装的操作通道(13A)；所述连接盘(11A)上设置有向下凹陷的凹槽(111A)，所述支撑盘(12A)位于凹槽(111A)内且自由支撑于连接盘(11A)上，并由凹槽(111A)的侧壁对支撑盘(12A)构成径向限位；所述连接盘(11A)和支撑盘(12A)均为中部设置有通孔的环状，由连接盘(11A)和支撑盘(12A)上的通孔构成操控操作通道(13A)；并设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘(12A)的限位装置；三轴力传感器限位孔准确对孔装置，包括：用于中心螺纹孔对孔的主杆(2B)，用于限位孔对孔的副杆(14B)，所述主杆(2B)与所述副杆(14B)保持水平且主杆(2B)和副杆(14B)的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，套于主杆(2B)外的限位套杆(3B)用于保证主杆(2B)与所述副杆(14B)保持水平且主杆(2B)和副杆(14B)的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，所述限位套杆(3B)为筒形套杆，所述限位套杆(3B)上设置有两个牛腿结构上牛腿(15B)和下牛腿(16B)，所述上牛腿(15B)的端部圆孔轴线与下牛腿(16B)端部圆孔轴线重合，所述上牛腿(15B)的端部圆孔轴线与下牛腿(16B)端部圆孔轴线平行于主杆(2B)的轴线，所述副杆主体(20B)上固定有圆形磁块(6B)，所述圆形磁块(6B)用于吸附副杆主体(20B)外套设的对孔套杆(5B)，所述对孔套杆(5B)的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆(5B)上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述副杆(14B)由副杆杆头主体(9B)和副杆主体(20B)构成，所述副杆杆头主体(9B)通过弹簧(8B)与副杆主体(20B)相连。3.根据权利要求2所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：所述凹槽(111A)的中部设置有沿其轴向向上凸起的凸缘(112A)，由凸缘(112A)、凹槽(111A)的内壁及凹槽(111A)的槽底包围形成环形的滑槽(113A)；在凸缘(112A)的外周套装有环形的可在滑槽(113A)内滑动的圆杆(121A)；所述支撑盘(12A)自由支撑于圆杆(121A)上；所述限位装置为限位套(14A)，所述限位套(14A)设置于连接盘(11A)的上方，并与连接盘(11A)可拆卸连接；由所述限位套(14A)的内壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强星，刘建锋，李志成，廖益林，雷孝章，符文熹，薛东杰，陈刚，王春萍，陈菲，魏进兵，魏玉峰，徐邓，朱安奇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川,51