一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法制造方法及图纸

一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置，包括加载板、锁紧螺杆、集热导热块、加热元件、压力测试纸和垫片式压力传感器，与之配套使用的一种标定调整方法，包含如下步骤：步骤一：单侧围压加载方向上的预安装；步骤一中测量误差超出10％时，需要在步骤一之前对所述传感器进行步骤0；步骤0：标定测试；步骤二：单侧围压加载方向上的围压预加载；步骤三：围压预加载精度判断；步骤四：调整环节；步骤五：单侧围压加载方向上的正式安装与加载。上述的冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法具有结构简单、成本低廉和便于维护操作，确保了加载板向岩石试样块施加均匀且满足预设围压σ

A kind of rock confining pressure simulation device of cold shrinkage type and its calibration and adjustment method

【技术实现步骤摘要】
一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法
本专利技术属于岩土工程和隧道工程的交叉领域，涉及一种岩石围压模拟装置及其标定调整方法，尤其涉及一种可配合TBM(硬岩掘进机)滚刀(盘形滚刀)标准线切割试验台(以下简称TBM线切割试验台)石仓使用的冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。赋存于地层中的岩体，尤其是深部岩层中的天然岩体，在自身重力、板块挤压及地壳收缩等因素的影响下，受到地应力作用(俗称围压)，也即处于地应力场中。所述围压会影响岩石自身物理力学性质、岩石破碎/破坏机制等，以及影响开挖装置的破岩载荷特性、破岩效率和使用寿命等。显然，在涉及天然岩体，尤其涉及深部地层下岩体的岩石力学、岩土工程和隧道工程问题时，准确模拟再现岩体所处围压水平，对于客观准确地研究天然岩体的本构行为、破碎机制以及提高破岩效率有着重大意义。一般来说，利用液压缸对顶的方式确实能够模拟获得岩石围压，但由于该方案需额外购置液压泵站等辅助设备和高精度伺服油缸，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置，包括加载板、锁紧螺杆、集热导热块、加热元件、压力测试纸和垫片式压力传感器，其特征在于：/n所述加载板对称设置于岩石试样块的待加载侧面；所述加载板的左右两端利用所述锁紧螺杆进行紧固；所述集热导热块与所述锁紧螺杆接触；所述加热元件插入所述集热导热块内，用于将所述锁紧螺杆加热至给定理论加热温度T；所述集热导热块的热量传导至所述锁紧螺杆使得所述锁紧螺杆伸长而旋进螺母，所述锁紧螺杆冷却后收缩以拉紧所述加载板，使得所述加载板向所述岩石试样块的待加载侧面施加围压；/n所述岩石试样块的待加载侧面与所述加载板之间设置有所述压力测试纸，所述加载板与所述螺母之间设置有所述垫片式...

【技术特征摘要】
20190322 CN 20191022430721.一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置，包括加载板、锁紧螺杆、集热导热块、加热元件、压力测试纸和垫片式压力传感器，其特征在于：
所述加载板对称设置于岩石试样块的待加载侧面；所述加载板的左右两端利用所述锁紧螺杆进行紧固；所述集热导热块与所述锁紧螺杆接触；所述加热元件插入所述集热导热块内，用于将所述锁紧螺杆加热至给定理论加热温度T；所述集热导热块的热量传导至所述锁紧螺杆使得所述锁紧螺杆伸长而旋进螺母，所述锁紧螺杆冷却后收缩以拉紧所述加载板，使得所述加载板向所述岩石试样块的待加载侧面施加围压；
所述岩石试样块的待加载侧面与所述加载板之间设置有所述压力测试纸，所述加载板与所述螺母之间设置有所述垫片式压力传感器。


2.根据权利要求1所述的冷缩型夹板式岩石围压模拟装置，其特征在于：
所述加载板和所述锁紧螺杆采用铰制孔用螺栓配合，所述一对加载板的左右两端之间通过导向定位杆可靠定位与导向。


3.一种与根据权利要求1或2所述的冷缩型夹板式岩石围压模拟装置配套使用的标定调整方法，其特征在于包含如下步骤：
步骤一：单侧围压加载方向上的预安装；给定室温T0下，利用所述锁紧螺杆紧固相互正对的所述一对加载板，将位于其中一个围压加载方向上的所述岩石试样块的待加载侧面用所述加载板可靠夹持，所述锁紧螺杆的预紧力给定为Ft0；
步骤二：单侧围压加载方向上的围压预加载；将所述锁紧螺杆加热至给定理论加热温度T，再拧紧所有所述螺母至给定预紧力Ft0；当所述锁紧螺杆冷却至室温T0后，所述锁紧螺杆冷缩产生的拉力分别作用于一对第一侧板或一对第二侧板；
步骤三：围压预加载精度判断；从如下两个维度来评判：
维度一：围压预加载均匀程度；测试获得压力测试纸上测试区域内各测试网格对应的压力读数值的修正值样本，当所述样本的总体标准偏差σP不大于总体标准偏差的判断阈值[σP]时，则认定围压预加载均匀；
维度二：围压加载幅值水平的接近程度；当Y向实测围压值σ′y相对于预设围压σ0的相对误差eP不大于误差的判断阈值[eP]时，则认定围压预加载幅值水平达到预设围压σ0的幅值水平；
记录围压预加载装配工艺参数；
维度一与维度二均满足时，则认定该围压加载方向上的围压模拟精度满足试验要求，将围压预加载装配工艺参数标记为该围压加载方向上的最终装配工艺参数，并进入步骤五；否则：
如果维度一满足，但维度二不满足，则进入步骤4-1；
如果维度一不满足，但实测拉力值F1、F2、F3、F4、F5和F6的总体标准偏差σF大于判断阈值[σF]，则进入步骤4-2；
如果维度一不满足，但实测拉力值F1、F2、F3、F4、F5和F6的总体标准偏差σF不大于判断阈值[σF]时，则进入步骤4-3；
步骤五：单侧围压加载方向上的正式安装与加载；根据最终装配工艺参数，参考步骤一和步骤二，完成冷缩型夹板式岩石围压模拟装置在该围压加载方向上的正式安装与加载；当达到围压模拟的方向数要求时，则转入后续的切削试验环节；否则，在步骤五的基础上，转入步骤一，继续完成冷缩型夹板式岩石围压模拟装置在另一单侧围压加载方向上的预安装；
步骤四：调整环节；包括如下可选的步骤：
步骤4-1：根据预设围压σ0的相对误差eP正负符号，以温度间隔量ΔT逐次降低/增加理论加热温度T，其余参考围压预加载装配工艺参数，再重复执行步骤一至步骤三，直至将预设围压σ0的相对误差eP降至相对最优值；
步骤4-2：以间隔量ΔF逐次降低/增加各所述锁紧螺杆的预紧力Ft0，其余参考围压预加载装配工艺参数，再重复执行步骤一至步骤三，直至将各所述锁紧螺杆实测拉力值F1、F2、F3、F4、F5和F6的总体标准偏差σF降至相对最优值；
步骤4-3：借助工程经验、理论分析和仿真分析等手段，提高并校核所述加载板的刚强度，直至总体标准偏差σP降至相对最优值。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张魁，刘海成，刘艳玲，彭赐彩，何仕海，郭龙，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43