真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法制造方法及图纸

一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法，属于岩石力学试验技术领域。所述真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置包括支撑平台、变形定位单元、剪切盒以及设置于变形定位单元、剪切盒的切向变形测量单元、侧向变形测量单元和法向变形测量单元，变形定位单元包括四个横向变形定位板和两个法向变形定位板，剪切盒包括剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板、剪切第四加载板、侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板、侧向第四加载板和法向上加载板。所述真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法能够实现在真三轴剪切试验过程岩石分区变形信息的精准测量。

【技术实现步骤摘要】
真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法
本专利技术涉及岩石力学试验
，特别涉及一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法，特别适用岩石在全应力空间加载下的剪切试验。
技术介绍
岩石的力学特性一般包括强度参数和变形参数，不论是强度参数还是变形参数，都不能通过试验直接获得，都需要通过分析岩石的变形特征间接分析获得。因此，岩石室内试验过程变形信息的精确测量变得异常重要。常用的变形测量方法包括两种：应变片式变形测量和线性位移式变形测量，应变片式变形测量一般只能测量岩石的局部变形，并不能完全反映岩石的整体变形特征，而且岩石非均质性，导致这种局部变形测量方式逐渐被淘汰。现在普遍使用的是通过线性位移式的传感器进行岩石整体变形测量。对于岩石直接剪切力学试验，目前一般仅测量2个变形量，分别为法向变形和剪切方向上下岩石的相对位移。但是，岩石直接剪切过程中，存在着7种变形，分别为上部分岩石剪切方向的压缩变形、下部分岩石剪切方向压缩变形、上部分岩石侧向膨胀变形、下部分岩石侧向膨胀变形、剪切方向上下岩石相对位移、法向剪胀变形和侧向方向上下岩石相对位移。尤其对于真三轴剪切试验时，由于受力状态与直剪试验完全不同，这些变形量存在着明显的差别，更加应该引起关注。因此，有必要研究新的真三轴剪切过程岩石变形信息精确测量装置及方法，精确获得岩石剪切过程变形数据，为研究岩石剪切过程的破坏机理提供更加准确的数据支撑。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法，实现在真三轴剪切试验过程岩石分区变形信息的精准测量。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，包括：支撑平台；变形定位单元，所述变形定位单元包括设置于支撑平台四个对角处的横向第一变形定位板、横向第二变形定位板、横向第三变形定位板和横向第四变形定位板，以及沿着岩样切向方向设置的法向第一变形定位板和法向第二变形定位板；剪切盒，所述剪切盒包括设置于岩样切向的剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板，设置于岩样侧向的侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板，以及设置于岩样法向的法向上加载板；切向变形测量单元，所述切向变形测量单元包括设置于岩样切向的切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元；侧向变形测量单元，所述侧向变形测量单元包括设置于岩样侧向的侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元；法向变形测量单元，所述法向变形测量单元包括设置于岩样法向的法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元。进一步的，所述切向第一位移传感器单元布置在剪切第一加载板上，所述切向第二位移传感器单元布置在剪切第二加载板上，所述切向第三位移传感器单元布置在剪切第三加载板上，所述切向第四位移传感器单元布置在剪切第四加载板上。进一步的，所述切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元均分别包括变形基准滑块和位移传感器，4个变形基准滑块分别设置于剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板上，4个位移传感器分别设置于横向第一变形定位板和横向第二变形定位板上，并且每个位移传感器均与对应变形基准滑块垂直正交接触。进一步的，所述侧向第一位移传感器单元布置在侧向第一加载板上，所述侧向第二位移传感器单元布置在侧向第二加载板上，所述侧向第三位移传感器单元布置在侧向第三加载板上，所述侧向第四位移传感器单元布置在侧向第四加载板上。进一步的，所述侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元均分别包括变形基准滑块和位移传感器，4个变形基准滑块分别固定在侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板上，4个位移传感器分别设置于横向第二变形定位板和横向第三变形定位板上，并且每个位移传感器均与对应变形基准滑块垂直正交接触。进一步的，所述法向第一位移传感器单元布置在法向上加载板前端面上，所述法向第二位移传感器单元布置在法向上加载板后端面上。进一步的，所述法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元均包括位移传感器和传感器固定底座，位移传感器通过传感器固定底座固定在法向上加载板前端面或者后端面上。进一步的，所述法向第一变形定位板固定在横向第一变形定位板和横向第二变形定位板的上端面，所述法向第二变形定位板固定在横向第三变形定位板和横向第四变形定位板上端面。一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量方法，采用上述真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，包括如下步骤：S1、计算岩样的切向压缩变形量ε切向，岩样的切向压缩变形量ε切向包括岩样切向上部分的压缩变形量ε切向上部分、岩样切向下部分的压缩变形量ε切向下部分以及岩样切向上部分和下部分的相对剪切位移量L切向相对剪切位移；S1.1、计算岩样切向上部分的压缩变形量ε切向上部分：通过切向第一位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的左边界相对位移量，通过切向第四位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的右边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样切向上部分的压缩变形量ε切向上部分：S1.2、计算岩样切向下部分的压缩变形量ε切向下部分:通过切向第二位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的左边界相对位移量，通过切向第三位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的右边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样切向下部分的压缩变形量ε切向下部分：S1.3、计算岩样切向上部分和下部分的相对剪切位移量L切向相对剪切位移：L切向相对剪切位移＝岩样上部分的右边界相对位移量-岩样下部分的左边界相对位移量；S2、计算岩样的侧向压缩变形量ε侧向，岩样的侧向压缩变形量ε侧向包括岩样侧向上部分的压缩变形量ε侧向上部分、岩样侧向下部分的压缩变形量ε侧向下部分以及岩样侧向上部分和下部分的相对剪切位移量L侧向相对剪切位移；S2.1、计算岩样侧向上部分的压缩变形量ε侧向上部分：通过侧向第二位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的前边界相对位移量，通过侧向第四位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的后边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样侧向上部分的压缩变形量ε侧向上部分：S2.2、计算岩样侧向下部分的压缩变形量ε侧向下部分：通过侧向第一位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的前边界相对位移量，通过侧向第三位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的后边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样下部分的压缩变形量ε侧向下部分：S2.3、计算岩样侧向上部分和下部分的相对剪切位移量L侧向相对剪切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，包括：/n支撑平台；/n变形定位单元，所述变形定位单元包括设置于支撑平台四个对角处的横向第一变形定位板、横向第二变形定位板、横向第三变形定位板和横向第四变形定位板，以及沿着岩样切向方向设置的法向第一变形定位板和法向第二变形定位板；/n剪切盒，所述剪切盒包括设置于岩样切向的剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板，设置于岩样侧向的侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板，以及设置于岩样法向的法向上加载板；/n切向变形测量单元，所述切向变形测量单元包括设置于岩样切向的切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元；/n侧向变形测量单元，所述侧向变形测量单元包括设置于岩样侧向的侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元；/n法向变形测量单元，所述法向变形测量单元包括设置于岩样法向的法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，包括：
支撑平台；
变形定位单元，所述变形定位单元包括设置于支撑平台四个对角处的横向第一变形定位板、横向第二变形定位板、横向第三变形定位板和横向第四变形定位板，以及沿着岩样切向方向设置的法向第一变形定位板和法向第二变形定位板；
剪切盒，所述剪切盒包括设置于岩样切向的剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板，设置于岩样侧向的侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板，以及设置于岩样法向的法向上加载板；
切向变形测量单元，所述切向变形测量单元包括设置于岩样切向的切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元；
侧向变形测量单元，所述侧向变形测量单元包括设置于岩样侧向的侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元；
法向变形测量单元，所述法向变形测量单元包括设置于岩样法向的法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元。


2.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述切向第一位移传感器单元布置在剪切第一加载板上，所述切向第二位移传感器单元布置在剪切第二加载板上，所述切向第三位移传感器单元布置在剪切第三加载板上，所述切向第四位移传感器单元布置在剪切第四加载板上。


3.根据权利要求2所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元均分别包括变形基准滑块和位移传感器，4个变形基准滑块分别设置于剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板上，4个位移传感器分别设置于横向第一变形定位板和横向第二变形定位板上，并且每个位移传感器均与对应变形基准滑块垂直正交接触。


4.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述侧向第一位移传感器单元布置在侧向第一加载板上，所述侧向第二位移传感器单元布置在侧向第二加载板上，所述侧向第三位移传感器单元布置在侧向第三加载板上，所述侧向第四位移传感器单元布置在侧向第四加载板上。


5.根据权利要求4所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元均分别包括变形基准滑块和位移传感器，4个变形基准滑块分别固定在侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板上，4个位移传感器分别设置于横向第二变形定位板和横向第三变形定位板上，并且每个位移传感器均与对应变形基准滑块垂直正交接触。


6.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述法向第一位移传感器单元布置在法向上加载板前端面上，所述法向第二位移传感器单元布置在法向上加载板后端面上。


7.根据权利要求6所述的真三轴剪切试验过程岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵骏，冯夏庭，杨成祥，江梦飞，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21