一种围压率定试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种围压率定试验装置及试验方法，该试验装置包括围压率定舱体、升降部件和橡胶套筒部件，围压率定舱体为中空结构，围压率定舱体中设置有压力腔，橡胶套筒部件和所述压力腔同轴布设，且所述橡胶套筒部件的外侧壁与所述压力腔连通，所述圆柱体岩芯为带有应变计的圆柱体岩芯，升降部件包括安装在所述压力腔内的圆环定位板，圆环定位板沿所述橡胶套筒部件高度方向升降；该试验方法包括以下步骤：一、升降部件的调节；二、圆柱体岩芯和柱塞棒的安装；三、围压试验；四、圆柱体岩芯的力学参数处理。本发明专利技术设计合理且成本低，有效地适应不同长度的圆柱体岩芯，从而便于后续分析不同高径比下圆柱体岩芯的力学参数的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种围压率定试验装置及试验方法
本专利技术属于隧道地应力测试用围压率定仪
，尤其是涉及一种围压率定试验装置及试验方法。
技术介绍
地应力测量是地下工程岩体稳定性评价及支护结构设计的重要环节。其中空心包体应变计地应力测量，因其具有使用方便，安装简单，效率高、成本低等优点，被广泛采用。在空心包体应变计测量试验过程中，围压率定是配套进行的一种重要试验，用于间接得到岩芯的力学参数，从而便于进一步推导地应力大小。对于隧道探测区域中完整性较好的围岩，一般可以取得理想长度的圆柱体岩芯开展围压率定试验。但是对于隧道探测区域中层理、节理裂隙相对发育的围岩，在空心包体应力解除的过程中所取的圆柱体岩芯长度不足，难以覆盖率定仪橡胶套筒加压范围，因而无法进行围压率定试验。为此，需要突破常规围压率定仪限制，研发一种根据所取的圆柱体岩芯长度进行圆柱体岩芯的力学参数测定，另外便于分析不同高径比下圆柱体岩芯的力学参数的影响，提高圆柱体岩芯试样使用率以及所测数据的准确性。目前国内外针对空心包体地应力测量配套围压率定仪方面的研究相对较少，如多口径通用型高压围压率定仪，可以模拟深部岩体高地应力环境并获得相关变形参数，但没考虑针对不同高径比岩芯的变形参数测试问题。因此，为了得到不同高径比岩芯的力学参数，模拟尺寸效应对于岩体变形参数的影响，需要研发一种可调节的围压率定试验装置及试验方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种围压率定试验装置，其设计合理且成本低，有效地适应不同长度的圆柱体岩芯，从而便于后续分析不同高径比下圆柱体岩芯的力学参数的影响。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种围压率定试验装置，其特征在于：包括围压率定舱体、设置在所述围压率定舱体内的升降部件和设置在所述围压率定舱体中心位置且供圆柱体岩芯安装的橡胶套筒部件，所述围压率定舱体为中空结构，所述围压率定舱体中设置有压力腔，所述橡胶套筒部件和所述压力腔同轴布设，且所述橡胶套筒部件的外侧壁与所述压力腔连通，所述圆柱体岩芯为带有应变计的圆柱体岩芯；所述升降部件包括安装在所述压力腔内的圆环定位板，所述圆环定位板套设在所述橡胶套筒部件外，所述圆环定位板沿所述橡胶套筒部件高度方向升降。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述圆环定位板上设置有调节杆，所述调节杆的数量为多个，多个所述调节杆沿圆环定位板边缘圆周方向均布；所述围压率定舱体的顶部设置有下螺母，所述下螺母上设置有调节螺母，所述调节杆的顶端依次穿过压力腔、下螺母和调节螺母，所述调节杆的顶端伸出调节螺母，所述调节螺母和调节杆螺纹配合连接。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述围压率定舱体包括底板、顶板和设置在底板与顶板之间的中间舱体，所述中间舱体为中空结构，所述底板和顶板的中心位置分别设置有供所述橡胶套筒部件安装的中心通孔；所述压力腔由中间舱体和所述橡胶套筒部件外侧壁围设成，所述中间舱体上设置有与压力腔连通的注油管。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述中间舱体的底部设置有下底板，所述中间舱体的顶部设置有上顶板，所述上顶板和顶板可拆卸连接，所述下底板和底板可拆卸连接。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述中间舱体中上顶板、顶板、下底板和底板中设置有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆的数量为多个，多个所述锁紧螺杆沿中间舱体的外侧壁圆周方向均布，所述锁紧螺杆的底部和底板的底部相齐平；所述中间舱体的外侧壁设置有供锁紧螺杆嵌入的弧形凹槽，所述弧形凹槽的底部距离中间舱体的外侧壁的间距小于锁紧螺杆的直径。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述橡胶套筒部件内插设有柱塞棒，所述柱塞棒的外侧壁与所述橡胶套筒部件的内侧壁相贴合。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述橡胶套筒部件包括橡胶套筒，所述橡胶套筒的底端与所述围压率定舱体中底板的底面相齐平，所述橡胶套筒的顶端与所述围压率定舱体中顶板的顶面相齐平，所述橡胶套筒的外侧壁与所述压力腔连通。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述橡胶套筒的下部设置有下连接板，所述橡胶套筒的上部设置有上连接板，所述下连接板和上连接板均为圆环板；所述下连接板位于中间舱体的底部与底板之间，所述上连接板位于中间舱体的顶部与顶板之间。上述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述中间舱体的底部与底板之间设置有下密封圈，所述中间舱体的顶部与顶板之间设置有上密封圈，所述下密封圈的内侧壁和下连接板的外侧壁相贴合，所述上密封圈的内侧壁和上连接板的外侧壁相贴合。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便的围压率定试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、升降部件的调节：步骤101、在所述橡胶套筒部件中橡胶套筒的底部放置圆柱支座；步骤102、根据圆柱体岩芯的高度L，调节所述圆环定位板沿橡胶套筒高度方向升降，直至所述圆环定位板的底部距离所述圆柱支座的顶部的间距等于圆柱体岩芯的高度L；其中，圆柱体岩芯的高度L小于橡胶套筒的高度；步骤二、圆柱体岩芯和柱塞棒的安装：步骤201、在橡胶套筒内放入圆柱体岩芯；其中，圆柱体岩芯的底部与圆柱支座的顶部相贴合，所述圆柱体岩芯是采用套孔应力解除法将空心包体应变计送入隧道探测区域，得到含有应变计的圆柱体岩芯，所述圆柱体岩芯的截面为圆环形；步骤202、在所述橡胶套筒内插入柱塞棒，直至柱塞棒的底部与所述圆柱体岩芯的顶部相贴合；其中，所述柱塞棒的外侧壁与橡胶套筒的内侧壁相贴合；步骤三、围压试验：步骤301、将所述围压率定舱体上的注油管与注油泵连接；步骤302、操作注油泵工作，通过注油管为压力腔内通入液压油，直至压力腔内的压力为1MPa，对所述圆柱体岩芯进行第一次围压率定试验；其中，对所述圆柱体岩芯进行第一次围压率定试验中压力腔内的压力记作第一次围压值P1；步骤303、重复步骤302，直至压力腔内的压力为2MPa，对所述圆柱体岩芯进行第二次围压率定试验；其中，对所述圆柱体岩芯进行第二次围压率定试验中压力腔内的压力记作第二次围压值P2；步骤304、多次重复步骤303，得到第i次围压值Pi和第i+1次围压值Pi+1；其中，Pi+1-Pi＝1MPa；步骤305、n次重复步骤304，得到第n次围压值Pn；其中，i和n均为正整数，n≥5，1≤i≤n；步骤四、圆柱体岩芯的力学参数处理：步骤401、所述圆柱体岩芯内设置有第一组应变片、第二组应变片和第三组应变片，第一组应变片、第二组应变片和第三组应变片沿圆柱体岩芯圆周方向均布，且第一组应变片、第二组应变片和第三组应变片均包括两个应变片，两个应变片分别为第一个应变片和第二个应变片，所述第一个应变片和所述圆柱体岩芯的轴线夹角为90°，第二个应变片和所述圆柱体岩芯的轴线相平行；步骤402、在对所述圆柱体岩芯进行第i次围压率定试验的过程中，第j组应变片中第一个应变片检测到的第一应变值并记本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种围压率定试验装置，其特征在于：包括围压率定舱体、设置在所述围压率定舱体内的升降部件和设置在所述围压率定舱体中心位置且供圆柱体岩芯安装的橡胶套筒部件，所述围压率定舱体为中空结构，所述围压率定舱体中设置有压力腔(15)，所述橡胶套筒部件和所述压力腔(15)同轴布设，所述橡胶套筒部件的外侧壁与所述压力腔(15)连通，所述圆柱体岩芯为带有应变计的圆柱体岩芯；/n所述升降部件包括安装在所述压力腔(15)内的圆环定位板(16)，所述圆环定位板(16)套设在所述橡胶套筒部件外，所述圆环定位板(16)沿所述橡胶套筒部件高度方向升降。/n

【技术特征摘要】
1.一种围压率定试验装置，其特征在于：包括围压率定舱体、设置在所述围压率定舱体内的升降部件和设置在所述围压率定舱体中心位置且供圆柱体岩芯安装的橡胶套筒部件，所述围压率定舱体为中空结构，所述围压率定舱体中设置有压力腔(15)，所述橡胶套筒部件和所述压力腔(15)同轴布设，所述橡胶套筒部件的外侧壁与所述压力腔(15)连通，所述圆柱体岩芯为带有应变计的圆柱体岩芯；
所述升降部件包括安装在所述压力腔(15)内的圆环定位板(16)，所述圆环定位板(16)套设在所述橡胶套筒部件外，所述圆环定位板(16)沿所述橡胶套筒部件高度方向升降。


2.按照权利要求1所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述圆环定位板(16)上设置有调节杆(11)，所述调节杆(11)的数量为多个，多个所述调节杆(11)沿圆环定位板(16)边缘圆周方向均布；
所述围压率定舱体的顶部设置有下螺母(13)，所述下螺母(13)上设置有调节螺母(12)，所述调节杆(11)的顶端依次穿过压力腔(15)、下螺母(13)和调节螺母(12)，所述调节杆(11)的顶端伸出调节螺母(12)，所述调节螺母(12)和调节杆(11)螺纹配合连接。


3.按照权利要求1所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述围压率定舱体包括底板(1)、顶板(9)和设置在底板(1)与顶板(9)之间的中间舱体(17)，所述中间舱体(17)为中空结构，所述底板(1)和顶板(9)的中心位置分别设置有供所述橡胶套筒部件安装的中心通孔；
所述压力腔(15)由中间舱体(17)、圆环定位板(16)和所述橡胶套筒部件外侧壁围设成，所述中间舱体(17)上设置有与压力腔(15)连通的注油管(4)。


4.按照权利要求3所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述中间舱体(17)的底部设置有下底板(3)，所述中间舱体(17)的顶部设置有上顶板(7)，所述上顶板(7)和顶板(9)可拆卸连接，所述下底板(3)和底板(1)可拆卸连接。


5.按照权利要求3所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述中间舱体(17)中上顶板(7)、顶板(9)、下底板(3)和底板(1)中设置有锁紧螺杆(5)，所述锁紧螺杆(5)的数量为多个，多个所述锁紧螺杆(5)沿中间舱体(17)的外侧壁圆周方向均布，所述锁紧螺杆(5)的底部和底板(1)的底部相齐平；
所述中间舱体(17)的外侧壁设置有供锁紧螺杆(5)嵌入的弧形凹槽(6)，所述弧形凹槽(6)的底部距离中间舱体(17)的外侧壁的间距小于锁紧螺杆(5)的直径。


6.按照权利要求1所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述橡胶套筒部件内插设有柱塞棒(10)，所述柱塞棒(10)的外侧壁与所述橡胶套筒部件的内侧壁相贴合。


7.按照权利要求1所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述橡胶套筒部件包括橡胶套筒(14)，所述橡胶套筒(14)的底端与所述围压率定舱体中底板(1)的底面相齐平，所述橡胶套筒(14)的顶端与所述围压率定舱体中顶板(9)的顶面相齐平，所述橡胶套筒(14)的外侧壁与所述压力腔(15)连通。


8.按照权利要求7所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述橡胶套筒(14)的下部设置有下连接板(14-1)，所述橡胶套筒(14)的上部设置有上连接板(14-2)，所述下连接板(14-1)和上连接板(14-2)均为圆环板；
所述下连接板(14-1)位于中间舱体(17)的底部与底板(1)之间，所述上连接板(14-2)位于中间舱体(17)的顶部与顶板(9)之间。


9.按照权利要求8所述的一种围压率定试验装置，其特征在于：所述中间舱体(17)的底部与底板(1)之间设置有下密封圈(2)，所述中间舱体(17)的顶部与顶板(9)之间设置有上密封圈(8)，所述下密封圈(2)的内侧壁和下连接板(14-1)的外侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，任强，刘千里，王建魁，刘普文，谭忠盛，王永，杨旸，李松涛，
申请(专利权)人：中国水利水电第三工程局有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61