一种岩石试样变形测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩石试样变形测量装置及方法，属于岩石破裂测试技术领域。测量装置包括荷载施加模块和径轴向位移监测模块，岩石试样位于装置中心，荷载施加模块包括顶部钢性压块、底部钢性压块、刚性垫片、定位螺纹杆和三轴电液伺服试验机，径轴向位移监测模块包括半月牙转动装置、半月牙转动装置安装座、径轴向位移装置和外环装置；测量方法为：通过径轴向位移监测模块将岩石试样在变形过程中产生的径向和轴向位移分别转化为半月牙转动装置安装座的弧形电阻片、径轴向位移装置的电阻片Ⅰ和外环装置的电阻片Ⅱ上的电流信号，进而推导出岩石试样的径向和轴向位移。本发明专利技术适用性广、精准度高，对圆柱体和长方体试样都能精确测量其变形。测量其变形。测量其变形。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石试样变形测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩石破裂测试
，具体为一种岩石试样变形测量装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科学技术的发展，地下工程的开挖深度与长度不断增加，因而所面临的工程问题也越来越多。其中，围岩的破坏便是主要的工程问题之一。所以在地下工程开挖时，充分了解岩石的物理性质和力学性质就显得尤为重要。探究岩石相关性质的方法主要有原位试验和实验室试验，原位试验可以更精确的得到岩石相关性质的参数，但原位试验投入太大也过于耗费时间，适用于一些精度要求高的重大工程，实验室试验精确度不如原位试验，但其所得参数对于许多工程来说足以满足其要求，尤其是实验室试验投入小、耗时短的优点使得它被广泛使用。目前，实验室中主要采用单轴压缩试验、普通三轴压缩试验和真三轴压缩试验来探测岩石的相关性质，其中，单轴压缩试验和普通三轴压缩试验投入较低，所得结果同样能满足要求而被着重使用。
[0003]单轴压缩试验和普通三轴压缩试验主要使用电液伺服岩石三轴压力实验机，所得参数主要为力、轴向位移和径向位移。因此，评价岩石相关性质是否正确的标准就是所得力和位移的数据是否准确。目前，对力的探测并没有太大问题，但对位移的探测则仍需改进。就位移探测而言，现在主要以收集岩石试样整体径向位移为主，忽略了岩石试样在不同方位上径向位移不同的情况。岩石本身就是一种非均质材料，具有各向异性，若将其看做均质材料，以各向同性来测量其径向位移，所得出的泊松比与岩石本身的泊松比相比较就相去甚远，而由此所推测的岩石相关性质，其误差也同样较大，那么对于工程的指导意义也就相继减弱，或许会因此出现工程事故而造成一定的损失。岩石试样轴向位移主要为直线型位移，没有多方位变化，所以目前的探测精度仍然适用。现有轴向位移计和径向位移计存在安装复杂、径向位移测量单一、整体结构不统一、对试样大小与类型的局限性较高和设备出现故障维修困难等问题。因此，开发一种新技术，将轴向位移和径向位移测量融为一体；能够实现多方位径向位移测量；并能准确、高效的测量多种岩石试样的相关性质参数，具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种岩石试样变形测量装置及方法，可以将轴向位移测量和径向位移测量融为一体、实现多方位径向位移测量、能满足不同类型和大小的试样进行实验、安装维修简单、所得结果准确。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以解决：
[0006]一种岩石试样变形测量装置，包括荷载施加模块和径轴向位移监测模块，岩石试样位于整个装置中心，
[0007]所述荷载施加模块包括顶部钢性压块、底部钢性压块、刚性垫片、定位螺纹杆，和三轴电液伺服试验机；所述三轴电液伺服试验机提供的轴向压力直接作用在顶部钢性压块
与底部钢性压块上；
[0008]所述径轴向位移监测模块共四个，呈环形对称分布在岩石试样四周，径轴向位移监测模块包括半月牙转动装置、半月牙转动装置安装座、径轴向位移装置和外环装置；
[0009]所述半月牙转动装置包括半月牙刚性本体，所述半月牙刚性本体呈半圆柱体状，所述半月牙刚性本体上方靠矩形面一侧设有横向定位通孔，所述半月牙刚性本体的弧形面中部设有T形刚性绝缘滑轨，所述T形刚性绝缘滑轨中央设有滑触片Ⅰ，所述半月牙刚性本体顶部中央设有信号采集机构Ⅰ。
[0010]所述半月牙转动装置安装座包括安装座本体，所述安装座本体呈半圆柱体状，所述安装座本体内侧矩形面对称设有两个安装半月牙转动装置的安装腔Ⅰ，所述安装腔Ⅰ中部设有半月牙T形滑动凹槽，所述半月牙T形滑动凹槽表面设有弧形电阻片，所述安装座本体顶部设有信号采集机构Ⅱ，所述安装座本体背侧弧形面通过轴向滑动机构与所述径轴向位移装置连接。
[0011]所述径轴向位移装置包括位移装置本体，所述位移装置本体设有安装半月牙转动装置安装座的安装腔Ⅱ，所述位移装置本体背侧面设有可贯穿位移装置本体并伸进安装腔Ⅱ的定位螺栓，所述位移装置本体两侧面对称设有安装卡口；
[0012]所述外环装置包括外环装置本体，所述外环装置本体设有安装径轴向位移装置的安装腔Ⅲ，所述外环装置本体外周设有定位螺纹通孔Ⅱ，所述外环装置本体一侧设有卡块，外环装置本体另一侧对称位置设有卡块槽，外环装置本体顶部设有信号采集机构Ⅲ，所述安装腔Ⅲ的相对两侧面对称设有径向滑动机构，外环装置通过径向滑动机构与所述径轴向位移装置连接。
[0013]进一步的，所述顶部钢性压块包括刚性承压柱Ⅰ，所述刚性承压柱Ⅰ外周连接有固定圆盘Ⅰ，所述固定圆盘Ⅰ外周上均匀分布有四个定位螺纹通孔Ⅰ，所述固定圆盘Ⅰ上表面设有水准器Ⅰ；所述底部钢性压块结构与顶部钢性压块相似，包括刚性承压柱Ⅱ、固定圆盘Ⅱ、定位光滑圆形通孔、水准器Ⅱ；所述刚性垫片的外形与所述岩石试样相匹配，且横截面相同；所述刚性承压柱Ⅰ与所述刚性承压柱Ⅱ相对面的中央分别设有相同的螺纹孔Ⅰ与螺纹孔Ⅱ；所述刚性垫片中央设有螺纹柱，且所述螺纹柱分别与螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ相匹配。
[0014]进一步的，所述轴向滑动机构包括轴向滑动凹槽，所述轴向滑动凹槽的表面设有电阻片Ⅰ，所述轴向滑动凹槽内腔底部螺纹连接轴向螺纹柱，所述轴向螺纹柱外周套设有轴向弹簧，所述轴向弹簧顶端与贯穿轴向螺纹柱的挡板Ⅰ连接，所述挡板Ⅰ上方承接有贯穿轴向螺纹柱的轴向滑块，所述轴向滑块上方通过与轴向螺纹柱顶端螺纹连接的防脱螺帽Ⅰ挡住，所述轴向滑块外侧设有螺纹孔，所述轴向滑块内侧中央设有滑触片Ⅱ。
[0015]进一步的，所述径向滑动机构包括径向滑动凹槽，所述径向滑动凹槽表面设有电阻片Ⅱ，所述径向滑动凹槽内腔底部螺纹连接径向螺纹柱，所述径向螺纹柱外周套设有径向弹簧，所述径向弹簧顶部与贯穿径向螺纹柱的挡板Ⅱ连接，所述挡板Ⅱ上方承接有贯穿径向螺纹柱的径向滑块，所述径向滑块两端设有定位螺纹孔，所述径向滑块上方通过与径向螺纹柱顶端螺纹连接的防脱螺帽Ⅱ挡住，所述径向滑块外侧设有卡接头，所述径向滑块内侧中央设有滑触片Ⅲ，所述外环装置本体设有连通径向滑动凹槽的螺纹孔Ⅲ，所述螺纹孔Ⅲ位于径向螺纹杆一侧且与径向螺纹杆平行。
[0016]进一步的，所述定位螺纹杆共两根且对称安装在岩石试样两侧，定位螺纹杆分别
与所述顶部钢性压块的定位螺纹通孔Ⅰ、所述外环装置的定位螺纹通孔Ⅱ、所述底部钢性压块的定位光滑圆形通孔相匹配。
[0017]进一步的，所述轴向螺纹柱与所述径向螺纹柱的长度分别不大于所述轴向弹簧与所述径向弹簧的长度。
[0018]进一步的，所述信号采集机构Ⅰ、信号采集机构Ⅱ及信号采集机构Ⅲ均自带电源、正负极接线端头、处理器和存储器；所述信号采集机构Ⅰ可以通过导线Ⅰ、导线Ⅱ分别与滑触片Ⅰ、弧形电阻片电连接，构成闭合回路；所述信号采集机构Ⅱ可以通过导线Ⅲ、导线Ⅳ分别与电阻片Ⅰ、滑触片Ⅱ电连接，构成闭合回路；所述信号采集机构Ⅲ可以通过导线
Ⅴ
、导线
Ⅵ
分别与电阻片Ⅱ、滑触片Ⅲ电连接，构成闭合回路。
[0019]进一步的，所述岩石试样外形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石试样变形测量装置，包括荷载施加模块和径轴向位移监测模块，岩石试样(1)位于整个装置中心，其特征在于：所述荷载施加模块包括顶部钢性压块(2)、底部钢性压块(3)、刚性垫片(4)、定位螺纹杆(5)，和三轴电液伺服试验机；所述三轴电液伺服试验机提供的轴向压力直接作用在顶部钢性压块(2)与底部钢性压块(3)上；所述径轴向位移监测模块共四个，呈环形对称分布在岩石试样(1)四周，径轴向位移监测模块包括半月牙转动装置(6)、半月牙转动装置安装座(7)、径轴向位移装置(8)和外环装置(9)；所述半月牙转动装置(6)包括半月牙刚性本体(61)，所述半月牙刚性本体(61)呈半圆柱体状，所述半月牙刚性本体(61)上方靠矩形面一侧设有横向定位通孔(62)，半月牙刚性本体(61)的弧形面中部设有T形刚性绝缘滑轨(63)，所述T形刚性绝缘滑轨(63)中央设有滑触片Ⅰ(64)，半月牙刚性本体(61)顶部中央设有信号采集机构Ⅰ(65)。所述半月牙转动装置安装座(7)包括安装座本体(71)，所述安装座本体(71)呈半圆柱体状，所述安装座本体(71)内侧矩形面对称设有两个安装半月牙转动装置(6)的安装腔Ⅰ(72)，所述安装腔Ⅰ(72)中部设有半月牙T形滑动凹槽(73)，所述半月牙T形滑动凹槽(73)表面设有弧形电阻片(74)，所述安装座本体(71)顶部设有信号采集机构Ⅱ(76)，所述安装座本体(71)背侧弧形面通过轴向滑动机构(77)与所述径轴向位移装置(8)连接。所述径轴向位移装置(8)包括位移装置本体(81)，所述位移装置本体(81)设有安装半月牙转动装置安装座(7)的安装腔Ⅱ(82)，所述位移装置本体(81)背侧面设有可贯穿位移装置本体(81)并伸进安装腔Ⅱ(82)的定位螺栓(83)，所述位移装置本体(81)两侧面对称设有安装卡口(84)；所述外环装置(9)包括外环装置本体(91)，所述外环装置本体(91)设有安装径轴向位移装置(8)的安装腔Ⅲ(92)，外环装置本体(91)外周设有定位螺纹通孔Ⅱ(93)，外环装置本体(91)一侧设有卡块(94)，外环装置本体(91)另一侧对称位置设有卡块槽(95)，外环装置本体(91)顶部设有信号采集机构Ⅲ(96)，所述安装腔Ⅲ(92)的相对两侧面对称设有径向滑动机构(97)，外环装置(9)通过所述径向滑动机构(97)与径轴向位移装置(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种岩石试样变形测量装置，其特征在于：所述顶部钢性压块(2)包括刚性承压柱Ⅰ(21)，所述刚性承压柱Ⅰ(21)外周连接有固定圆盘Ⅰ(22)，所述固定圆盘Ⅰ(22)外周上均匀分布有四个定位螺纹通孔Ⅰ(23)，所述固定圆盘Ⅰ(22)上表面设有水准器Ⅰ(24)；所述底部钢性压块(3)结构与顶部钢性压块(2)相似，包括刚性承压柱Ⅱ(31)、固定圆盘Ⅱ(32)、定位光滑圆形通孔(33)、水准器Ⅱ(34)；所述刚性垫片(4)的外形与所述岩石试样(1)相匹配，且横截面相同；所述刚性承压柱Ⅰ(21)与所述刚性承压柱Ⅱ(31)相对面的中央分别设有相同的螺纹孔Ⅰ(25)与螺纹孔Ⅱ(35)；所述刚性垫片(4)中央设有螺纹柱(41)，且所述螺纹柱(41)分别与螺纹孔Ⅰ(25)、螺纹孔Ⅱ(35)相匹配。3.根据权利要求1所述的一种岩石试样变形测量装置，其特征在于：所述轴向滑动机构(77)包括轴向滑动凹槽(771)，所述轴向滑动凹槽(771)的表面设有电阻片Ⅰ(772)，所述轴向滑动凹槽(771)内腔底部螺纹连接轴向螺纹柱(774)，所述轴向螺纹柱(774)外周套设有轴向弹簧(775)，所述轴向弹簧(775)顶端与贯穿轴向螺纹柱(774)的挡板Ⅰ(776)连接，所述挡板Ⅰ(776)上方承接有贯穿轴向螺纹柱(774)的轴向滑块(777)，所述轴向滑块(777)上方
通过与轴向螺纹柱(774)顶端螺纹连接的防脱螺帽Ⅰ(778)挡住，所述轴向滑块(777)外侧设有螺纹孔(7771)，所述轴向滑块(777)内侧中央设有滑触片Ⅱ(7772)。4.根据权利要求1所述的一种岩石试样变形测量装置，其特征在于：所述径向滑动机构(97)包括径向滑动凹槽(971)，所述径向滑动凹槽(971)表面设有电阻片Ⅱ(972)，所述径向滑动凹槽(971)内腔底部螺纹连接径向螺纹柱(973)，所述径向螺纹柱(973)外周套设有径向弹簧(974)，所述径向弹簧(974)顶部与贯穿径向螺纹柱(973)的挡板Ⅱ(975)连接，所述挡板Ⅱ(975)上方承接有贯穿径向螺纹柱(973)的径向滑块(976)，所述径向滑块(976)两端设有定位螺纹孔(9763)，所述径向滑块(976)上方通过与径向螺纹柱(973)顶端螺纹连接的防脱螺帽Ⅱ(977)挡住，所述径向滑块(976)外侧设有卡接头(9761)，所述径向滑块(976)内侧中央设有滑触片Ⅲ(9762)，所述外环装置本体(91)设有连通径向滑动凹槽(971)的螺纹孔Ⅲ(910)，所述螺纹孔Ⅲ(910)位于径向螺纹杆(973)一侧且与径向螺纹杆(973)平行。5.根据权利要求4所述的一种岩石试样变形测量装置，其特征在于：所述定位螺纹杆(5)共两根且对称安装在岩石试样(1)两侧，定位螺纹杆(5)分别与所述顶部钢性压块(2)的定位螺纹通孔Ⅰ(23)、所述外环装置(9)的定位螺纹通孔Ⅱ(93)、所述底部钢性压块(3)的定位光滑圆形通孔(33)相匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，钟文武，舒志乐，王璐，李涛，施建超，杨欣，邓微，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：