本发明专利技术提供了一种岩石试样变形测量装置、设备及方法，涉及岩石单轴压缩变形测量技术领域，该岩石试样变形测量装置包括侧向变形测量装置；侧向变形测量装置包括传感器支架和侧向LVDT差动变压位移传感器，传感器支架为多根，多根传感器支架和侧向LVDT差动变压位移传感器围设成矩形状的弹性夹具框结构，弹性夹具框结构用于沿轴向套设于待测立方体试样，传感器支架受到待测立方体试样形变推力，能够使侧向LVDT差动变压位移传感器测量出形变立方体试样的至少一个侧面的侧向位移。解决了现有技术中存在的现有岩石侧向变形量测量装置的精度较低的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
岩石试样变形测量装置、设备及方法
本专利技术涉及岩石单轴压缩变形测量
，尤其是涉及一种岩石试样变形测量装置、设备及方法。
技术介绍
岩石力学(RockMechanics)是一门研究岩石在外界因素(如荷载、水流、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。又称岩体力学，是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它是一门新兴的，与有关学科相互交叉的工程学科，需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互交叉。地质协会岩石力学部门于1964年提出的岩石力学定义为：岩石力学是研究岩石力学性状的一门理论和应用科学，是力学的一个分支，是研究岩石在不同物理环境的力场中产生各种力学效应的学科。该定义概况了岩石破碎和稳定两方面的主题，也概括了岩石在不同物理环境中各种应力状态下的变形、破坏规律。这是一个较广泛、较严密并得到广泛认可的定义。岩石力学的研究方法主要是：科学实验和理论分析。科学实验包括室内试验、野外试验和原型观测(监控)。室内试验一般分为岩块(或称岩石材料，即不包括明显不连续面的岩石单元)试验和模型试验(主要是地质力学模型试验和大工程模拟试验)。岩石力学室内试验与技术是岩石力学理论及其工程应用研究的基础。通过对试验完成后获得的各种岩石物理力学参数进行统计分析，可以快速有效地总结出试验岩样的力学特征与破坏模式。所以，试验过程中各种数据的准确采集显得尤为重要，直接决定了岩石力学试验的完成质量。岩石单轴压缩试验作为最基本的岩石力学室内试验，其试验力学参数测量主要包括受力与变形两部分。岩体基本力学参数是指导岩土工程设计，保障工程建设安全的重要指标。单轴压缩试验因其操作简单，便于开展，是目前获取岩体力学参数的常规测试手段。在岩体单轴压缩试验中，人们通常更多关注与强度相关的力学指标和轴向变形参数，如起裂应力、破坏强度、弹性模量等，忽略体变参数，如侧向变形与泊松比等。而侧向变形是反映岩体破裂演化不同阶段的关键指标，监测轴向荷载作用下岩体的体变特征对建立岩体本构关系，确保地下工程围岩稳定性具有重要意义。目前最常用的单轴试验侧向变形监测方法有两种，应变片测量与环向变形测量，但这两种方法均存在明显的不足。如测量精度低、受温度影响大、测量方式复杂、易受到加载条件限制等。应变片具有测量局部性的缺点，只能反应岩石局部的变形特性；同时，应变片测量有效性只限于岩体弹性变形阶段，当局部发生塑性变形或开裂时，应变片易从试样表面脱落，使测量点数据失效；应变片测量数据受温度影响较大，温度波动会导致变形数据失真；采用应变片测量变形需提前在试样上粘贴应变片，使得前期准备工作繁琐。而环向变形测量主要应用于圆柱形岩样，测量圆柱形试样的周向变形。然而，岩体作为一种地质体，内部包含有大量节理、裂隙等不连续面，其力学性质表现出明显的非均质性与各向异性，随裂隙扩展演化，岩体在裂隙面倾向上的变形明显大于走向上变形。而环向变形测量方法无法获取不同方向的岩体变形数据，不能准确分析岩体破裂演化特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩石试样变形测量装置、设备及方法，以缓解现有技术中存在的现有岩石侧向变形量测量装置的精度较低的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种岩石试样变形测量装置，包括：侧向变形测量装置；所述侧向变形测量装置包括传感器支架和侧向LVDT差动变压位移传感器，所述传感器支架为多根，多根所述传感器支架和所述侧向LVDT差动变压位移传感器围设成矩形状的弹性夹具框结构，所述弹性夹具框结构用于沿轴向套设于待测立方体试样，所述传感器支架受到待测立方体试样的形变推力，能够使所述侧向LVDT差动变压位移传感器测量形变立方体试样的至少一个侧面的侧向位移。进一步的，所述弹性夹具框结构为两组，两组所述弹性夹具框结构在安装状态下上下间隔设置，且两组所述弹性夹具框结构中的所述侧向LVDT差动变压位移传感器用于测量相垂直侧面的侧向位移。进一步的，各所述弹性夹具框结构中，多根所述传感器支架为两根，两根所述传感器支架相对设置；所述侧向LVDT差动变压位移传感器为两组，两组所述侧向LVDT差动变压位移传感器间隔设置于两根所述传感器支架之间，用于测量形变立方体试样的相对两个侧面的侧向位移或者同一侧面的侧向位移；两根所述传感器支架之间还连接有弹性件，所述弹性件能够使两根所述传感器支架在安装状态下夹紧待测立方体试样。进一步的，所述侧向LVDT差动变压位移传感器包括传感器本体、传动杆以及可动铁芯，所述可动铁芯套设于所述传动杆，且所述可动铁芯与所述传感器支架固定连接；两组所述侧向LVDT差动变压位移传感器中的两组所述可动铁芯相对且错位设置，通过所述传感器支架带动两组所述可动铁芯相背运动，以测量形变立方体试样的相对两个侧面的侧向位移。进一步的，两根所述传感器支架的同一端均设有连接件，所述连接件与对应的所述传感器支架的端面之间形成卡接部；所述弹性件采用弹簧，所述弹簧的两端分别卡设于所述卡接部。进一步的，所述岩石试样变形测量装置还包括轴向变形测量装置；所述轴向变形测量装置包括轴向LVDT差动变压位移传感器，所述轴向LVDT差动变压位移传感器用于测量待测立方体试样的轴向位移。进一步的，所述轴向LVDT差动变压位移传感器包括传感器本体、传动杆以及可动铁芯，所述可动铁芯套设于所述传动杆，且所述可动铁芯固定连接于上压头，所述轴向LVDT差动变压位移传感器中的所述可动铁芯能够随所述上压头相对所述传动杆运动，以测量形变立方体试样的轴向位移。进一步的，所述差动变压位移传感器还包括传感器微调旋钮，所述传感器微调旋钮螺纹连接于所述传动杆，且与所述可动铁芯抵接；旋拧所述传感器微调旋钮带动所述可动铁芯运动，能够微调可动铁芯，并使LVDT差动变压位移传感器所测数值在精确量程之内。有益效果：本专利技术提供的岩石试样变形测量装置，多根传感器支架和侧向LVDT差动变压位移传感器围设成矩形状的弹性夹具框结构，在具体使用时，弹性夹具框结构用于沿轴向套设于待测立方体试样，当给待测立方体试样施加延轴向的压力时，待测立方体试样将产生沿垂直于轴向的形变，即传感器支架受到待测立方体试样的形变推力，该推力能够使侧向LVDT差动变压位移传感器测量形变立方体试样的至少一个侧面的侧向位移。由前述可知，该岩石试样变形测量装置与现有的应变片测量相比，减少了温度的干扰，提高了测量精度；同时，该岩石试样变形测量装置是针对测立方体试样的至少一个侧面测量，与现有的环向变形测量相比，能够获取不同方向的岩体变形数据，且能够准确分析岩体破裂演化特征，相对提高了试验结果的准确度。第二方面，本专利技术实施例提供一种岩石试样变形测量设备，包括：加载机和前述实施方式任一项所述的岩石试样变形测量装置；所述加载机包括用于夹设待测立方体试样的上压头和下压头。有益效果：本专利技术提供的岩石试样变形测量设备包括前述的岩石试样变形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩石试样变形测量装置，其特征在于，包括：侧向变形测量装置；/n所述侧向变形测量装置包括传感器支架(100)和侧向LVDT差动变压位移传感器(200)，所述传感器支架(100)为多根，多根所述传感器支架(100)和所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)围设成矩形状的弹性夹具框结构，所述弹性夹具框结构用于沿轴向套设于待测立方体试样，所述传感器支架(100)受到待测立方体试样的形变推力，能够使所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)测量形变立方体试样的至少一个侧面的侧向位移。/n
【技术特征摘要】
1.一种岩石试样变形测量装置，其特征在于，包括：侧向变形测量装置；
所述侧向变形测量装置包括传感器支架(100)和侧向LVDT差动变压位移传感器(200)，所述传感器支架(100)为多根，多根所述传感器支架(100)和所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)围设成矩形状的弹性夹具框结构，所述弹性夹具框结构用于沿轴向套设于待测立方体试样，所述传感器支架(100)受到待测立方体试样的形变推力，能够使所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)测量形变立方体试样的至少一个侧面的侧向位移。
2.根据权利要求1所述的岩石试样变形测量装置，其特征在于，所述弹性夹具框结构为两组，两组所述弹性夹具框结构在安装状态下上下间隔设置，且两组所述弹性夹具框结构中的所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)用于测量相垂直侧面的侧向位移。
3.根据权利要求1所述的岩石试样变形测量装置，其特征在于，各所述弹性夹具框结构中，多根所述传感器支架(100)为两根，两根所述传感器支架(100)相对设置；所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)为两组，两组所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)间隔设置于两根所述传感器支架(100)之间，用于测量形变立方体试样的相对两个侧面的侧向位移或者同一侧面的侧向位移；
两根所述传感器支架(100)之间还连接有弹性件(300)，所述弹性件(300)能够使两根所述传感器支架(100)在安装状态下夹紧待测立方体试样。
4.根据权利要求3所述的岩石试样变形测量装置，其特征在于，所述侧向LVDT差动变压位移传感器包括传感器本体、传动杆以及可动铁芯，所述可动铁芯套设于所述传动杆，且所述可动铁芯与所述传感器支架(100)固定连接；
两组所述侧向LVDT差动变压位移传感器(200)中的两组所述可动铁芯相对且错位设置，通过所述传感器支架(100)带动两组所述可动铁芯相背运动，以测量形变立方体试样的相对两个侧面的侧向位移。
5.根据权利要求3或4所述的岩石试样变形测量装置，其特征在于，两根所述传感器支架(100)的同一端均设有连接件，所述连接件与对应的所...
【专利技术属性】
技术研发人员：楚增宝，张浩，刘昊，王立萍，杨世泽，
申请(专利权)人：中国电建集团核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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