单裂隙微米级隙宽测量结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单裂隙微米级隙宽测量结构。包括：筒体，其内部限定出两端端敞开的筒腔，且其上设置注水孔和所述出水孔；胶套，其置于所述筒腔内，且与所述筒腔的内壁之间共同形成围压腔，所述注水孔与所述出水孔分别与所述围压腔相连通；锥度套，其分别设于所述筒体的敞开端，且所述锥度套支撑在所述胶套内并与所述筒体的两端进行密封连接，使得所述围压腔的两端密封；带有岩石裂缝的裂隙试样，其置于所述胶套内，且所述裂缝处于水平位置；测量结构，为两个，分别对称设置于所述筒体的两侧。该测量结构精度高，可靠性强，测量准确。

【技术实现步骤摘要】
单裂隙微米级隙宽测量结构
本技术涉及裂隙介质水动力学领域，尤其涉及一种单裂隙微米级隙宽测量结构。
技术介绍
裂隙介质水动力学主要研究地下水在裂隙介质中运动规律，究其实质最终可以归结为三个方面的问题：其一是介质，其二是水，其三是水与介质的相互关系，而介质研究的核心是其透水性，苏联学者早在1951年就通过平行板裂隙渗流试验证明了立方定律的成立，表明裂隙过流流量和隙宽的三次方成正比，如下式，可见，隙宽的微小变化会导致裂隙透水性能的改变，学者为了方便研究，通过试验测得某种水力工况下的流量Q和压力降反算得到裂隙隙宽b，此时的隙宽称为水力隙宽，这种方法极大方便了裂隙渗流规律的研究，但后来越来越多工程现场及实验室试验表明，裂隙表面的几何特征复杂导致立方定律并不完全成立，并且流量Q和压力降逐渐偏离了线性关系，这样导致“以末求本”的方法不再合适，所以在试验过程中实时测量裂隙机械隙宽的变化成为该领域的研究难点，目前常用的一种方法是通过环向引伸计来测量，虽然精度可以达到微米级，但存在较大误差，原因为：①环向引伸计测量的是一个圆柱型试样加围压后周长的变化量，并不是裂隙隙宽在垂直平面方向的变化量，②环向引伸计放置在胶套外部，由于胶套较厚且弹性变形较大，引伸计测量值偏差较大，并无太多参考意义。为了解决单裂隙渗流过程中裂隙试样微米级隙宽的实时测量，专利技术了配套的测量结构。
技术实现思路
本技术旨在解决上述现有技术存在的问题之一，本技术的一个目的在于提出一种单裂隙微米级隙宽测量结构，该测量结构精度高，可靠性强，测量准确。根据本技术第一方面的一种单裂隙微米级隙宽测量结构，包括：筒体，其内部限定出两端端敞开的筒腔，且其上设置注水孔和所述出水孔；胶套，其置于所述筒腔内，且与所述筒腔的内壁之间共同形成围压腔，所述注水孔与所述出水孔分别与所述围压腔相连通；锥度套，其分别设于所述筒体的敞开端，且所述锥度套支撑在所述胶套内并与所述筒体的两端进行密封连接，使得所述围压腔的两端密封；带有岩石裂缝的裂隙试样，其置于所述胶套内，且所述裂缝处于水平位置；测量结构，为两个，分别对称设置于所述筒体的两侧，使得其分别与所述裂缝相垂直，且每个测量结构包括：焊接接头、位移杆、盖帽组件、齿轮、角度传感器和数据采集与处理模块，其中，所述焊接接头固定连在所述筒体上，其内部限定出容纳腔，所述容纳腔与所述围压腔相连通，且所述容纳腔的中轴线与水平位置垂直设置；所述位移杆可活动地插接至所述容纳腔内，且其第一连接端与所述胶套相连接，其第二连接端伸出所述筒体并形成有齿条；所述盖帽组件连接在所述焊接接头上以密封所述容纳腔，且所述位移杆适于穿过所述盖帽组件；所述齿轮与所述齿条相配合；所述角度传感器用于采集所述齿轮所转动的角度信号；所述数据采集与处理模块与所述角度传感器电连接，用于接收所述角度信号，并将所述角度信号转化成位移信号。在该技术方案中，由注入孔相围压腔内注入介质，介质逐渐充满围压腔，当围压腔内的空气完全排除后，封堵出水孔并继续向围压腔内注入恒压介质；胶套在介质作用下发生向其中心轴线方向运动趋势的变形，从而在裂隙试样的周围产生稳定的围压，挤压裂隙试样的裂缝使裂隙试样发生收缩变形，从而带动与胶套相连的位移杆向下移动，位移杆第二连接端的齿条同步向下运动，带动与之相啮合的齿轮转动，由角度传感器测量齿轮所转动的角度信号，并由与之相连接的数据采集与处理模块接收角度信号并将其转化成位移信号，得到位移杆的位移量；该测量结构通过稳定的机械结构将直线运动转化成角位移，并将角度位移经过放大处理得到准确直线位移量，而且该结构精度高，可靠性强，测量准确。另外，根据本技术的单裂隙微米级隙宽测量结构，还可以具有如下技术特征：进一步地，所述盖帽组件包括：上接头，所述上接头设于所述焊接接头的上端，且其内部限定出上下贯通的第一连通腔；接管压帽，所述接管压帽连接于所述上接头的上端，且其内部限定出上下贯通的第二连通腔，所述第一连通腔、所述第二连通腔和所述筒腔同轴设置，所述位移杆由下至上依次贯穿所述第一连通腔和所述第二连通腔；和外压帽，其套设于所述上接头上，且与所述焊接接头相连接以将所述上接头固定在所述焊接接头上。进一步地，所述位移杆与所述第一连通腔之间设置密封组件。优选地，所述密封组件包括由下至上依次布置的聚酰亚胺垫圈、四氟垫圈和聚酰亚胺垫圈。优选地，所述胶套包括橡胶部分的胶套本体和金属部分的连接部，所述位移杆与所述连接部之间通过螺纹连接。优选地，所述胶套通过嵌件注塑成型。优选地，还包括定位销，所述橡胶本体上设有第一定位孔，所述裂隙试样上设有与所述第一定位孔相对应的第二定位孔，所述定位销依次穿过所述第一定位孔和所述第二定位孔，且所述第一定位孔，所述第二定位孔均与水平设置的裂缝垂直设置。优选地，还包括滚链式环向引申计，其套设于所述胶套上，且至少套设在与所述裂隙试样相对重合的位置。附图说明图1为根据本技术的单裂隙微米级隙宽测量结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为裂隙试样加压前后的示意图。图中:筒体1；注水孔11；出水孔12；胶套2；连接部21；定位销22；锥度套3；第一密封圈31；裂隙试样4；裂缝41；测量结构5；焊接接头51；容纳腔511；位移杆52；第一连接端521；第二连接端522；齿条5221；盖帽组件53；上接头531；第一连通腔5311；接管压帽532；第二连通腔5321；外压帽533；齿轮54；角度传感器55；数据采集与处理模块56；密封组件57；聚酰亚胺垫圈571；四氟垫圈572；第二密封圈58；滚链式环向引申计6；围压腔A；输流孔7。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。参考附图提供以下描述，以助于对权利要求所限定的本技术的各种实施例的全面理解。其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本技术的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例做出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。尽管可能使用例如“第1”、“第2”、“第一”和“第二”的表述来描述本技术的各个元件，但它们并未意于限定相对应的元件。例如，上述表述并未旨在限定相对应元件的顺序或重要性。上述表述用于将一个部件和另一个部件区分开。文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。除非另有限定，本文中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本申请所属的
的普通技术人员所通常理解的相同含义。还应理解的是，术语(比如常用词典中限定的那些术语)，应解释为具有与相关领域和本说明书的上下文中一致的含义，并且不应以理想化或过于形式化的意义来解释，除非在本文中明确地这样限定。根据本技术第一方面的一种单裂隙微米级隙宽测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单裂隙微米级隙宽测量结构，其特征在于，包括：/n筒体(1)，其内部限定出两端敞开的筒腔，且其上设置注水孔(11)和出水孔(12)；/n胶套(2)，其置于所述筒腔内，且与所述筒腔的内壁之间共同形成围压腔(A)，所述注水孔(11)与所述出水孔(12)分别与所述围压腔(A)相连通；/n锥度套(3)，其分别设于所述筒体(1)的敞开端，且所述锥度套(3)支撑在所述胶套(2)内并与所述筒体(1)的两端进行密封连接，使得所述围压腔(A)的两端密封；/n带有岩石裂缝(41)的裂隙试样(4)，其置于所述胶套(2)内，且所述裂缝(41)处于水平位置；/n测量结构(5)，为两个，分别对称设置于所述筒体(1)的两侧，使得其分别与所述裂缝(41)相垂直；且每个测量结构(5)包括：焊接接头(51)、位移杆(52)、盖帽组件(53)、齿轮(54)、角度传感器(55)和数据采集与处理模块(56)，其中，/n所述焊接接头(51)固定连在所述筒体(1)上，其内部限定出容纳腔(511)，所述容纳腔(511)与所述围压腔(A)相连通，且所述容纳腔(511)的中轴线与水平位置垂直设置；/n所述位移杆(52)可活动地插接至所述容纳腔(511)内，且其第一连接端(521)与所述胶套(2)相连接，其第二连接端(522)伸出所述筒体(1)并形成有齿条(5221)；/n所述盖帽组件(53)连接在所述焊接接头(51)上以密封所述容纳腔(511)，且所述位移杆(52)适于穿过所述盖帽组件(53)；/n所述齿轮(54)与所述齿条(5221)相啮合；/n所述角度传感器(55)用于采集所述齿轮(54)所转动的角度信号；/n所述数据采集与处理模块(56)与所述角度传感器(55)电连接，用于接收所述角度信号，并将所述角度信号转化成位移信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种单裂隙微米级隙宽测量结构，其特征在于，包括：
筒体(1)，其内部限定出两端敞开的筒腔，且其上设置注水孔(11)和出水孔(12)；
胶套(2)，其置于所述筒腔内，且与所述筒腔的内壁之间共同形成围压腔(A)，所述注水孔(11)与所述出水孔(12)分别与所述围压腔(A)相连通；
锥度套(3)，其分别设于所述筒体(1)的敞开端，且所述锥度套(3)支撑在所述胶套(2)内并与所述筒体(1)的两端进行密封连接，使得所述围压腔(A)的两端密封；
带有岩石裂缝(41)的裂隙试样(4)，其置于所述胶套(2)内，且所述裂缝(41)处于水平位置；
测量结构(5)，为两个，分别对称设置于所述筒体(1)的两侧，使得其分别与所述裂缝(41)相垂直；且每个测量结构(5)包括：焊接接头(51)、位移杆(52)、盖帽组件(53)、齿轮(54)、角度传感器(55)和数据采集与处理模块(56)，其中，
所述焊接接头(51)固定连在所述筒体(1)上，其内部限定出容纳腔(511)，所述容纳腔(511)与所述围压腔(A)相连通，且所述容纳腔(511)的中轴线与水平位置垂直设置；
所述位移杆(52)可活动地插接至所述容纳腔(511)内，且其第一连接端(521)与所述胶套(2)相连接，其第二连接端(522)伸出所述筒体(1)并形成有齿条(5221)；
所述盖帽组件(53)连接在所述焊接接头(51)上以密封所述容纳腔(511)，且所述位移杆(52)适于穿过所述盖帽组件(53)；
所述齿轮(54)与所述齿条(5221)相啮合；
所述角度传感器(55)用于采集所述齿轮(54)所转动的角度信号；
所述数据采集与处理模块(56)与所述角度传感器(55)电连接，用于接收所述角度信号，并将所述角度信号转化成位移信号。


2.根据权利要求1所述的单裂隙微米级隙宽测量结构，其特征在于，所述盖帽组件(53)包括：
上接头(531)，所述上接头(531)设于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王骏辉，万志军，程敬义，张源，熊路长，刘泗斐，张洪伟，顾斌，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32