一种可视化的三轴试验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种可视化的三轴试验装置及其使用方法，属于三轴试验装置技术领域。本发明专利技术包括箱体结构、围压系统、限位板、扫描系统和调节机构，箱体结构的底部设有底座，底座上固设有两个支撑柱，两个支撑柱之间滑动设置有活动板，活动板上转动设置有基座，基座上设有三轴压力室，围压系统能够向三轴压力室内施加围压，限位板转动设置在顶板上，限位板上竖直固设有竖向加压杆，竖向加压杆上装有压力传感器，竖向加压杆的下端延伸至三轴压力室内且端部设有作用板，扫描结构包括CT放射源和CT探测器，调节机构能够调节CT放射源和CT探测器之间的距离。本发明专利技术能够对试验过程进行全方位实时扫描成像，提高试验精度，同时方便拆装试样。同时方便拆装试样。同时方便拆装试样。

【技术实现步骤摘要】
一种可视化的三轴试验装置及其使用方法


[0001]本专利技术属于三轴试验装置
，涉及一种可视化的三轴试验装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]岩体的破坏，通常是由于内部的微裂隙和微孔洞起裂、发展并最终相互贯通形成宏观裂纹引起的。因此，研究岩体中的微裂隙和微孔洞的扩展、演化规律，弄清岩体破坏失稳的机理，对于岩石工程和矿山岩体工程稳定性分析等具有重要意义。
[0003]三轴试验装置能够模拟工程岩体真实的三向受力状态，分析三个不同主应力情况下岩石的强度和变形特性，三轴试验时能够在岩样各面上按一定的变化独立地施加主应力，并量测相应的主应变，实现各种复杂的应力加载路径，进而更加系统、全面、深入地揭示岩石的变形破坏特征。现有三轴试验装置都是对试验结果进行研究分析，并不能在试验过程中对岩样内部的结构变化进行全方位监测，影响试验的准确性；此外，在取放试样时大多数通过人工打开压力室，费时费力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可视化的三轴试验装置及其使用方法，能够对试验过程进行全方位实时扫描成像，提高试验精度，同时方便拆装试样。
[0005]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0006]一种可视化的三轴试验装置，包括箱体结构，所述箱体结构的前侧面上设有开口，所述箱体结构的底部设有底座，所述底座上竖直固设有两个支撑柱，两个所述支撑柱的顶部设有顶板，两个所述支撑柱之间竖直滑动设置有活动板，所述活动板上转动设置有基座，所述基座上设有三轴压力室；
[0007]围压系统，所述围压系统设置在箱体结构内，所述围压系统能够向三轴压力室内施加围压；
[0008]限位板，所述限位板转动设置在顶板上，所述限位板上竖直固设有竖向加压杆，所述竖向加压杆上装有压力传感器，所述竖向加压杆的下端延伸至三轴压力室内且端部设有作用板，所述竖向加压杆和三轴压力室滑动连接；
[0009]扫描系统，所述扫描系统设置在箱体结构内，所述扫描结构包括CT放射源和CT探测器，所述CT放射源和CT探测器分别位于三轴压力室的两侧；
[0010]调节机构，所述调节机构设置在箱体结构内，所述调节机构能够调节CT放射源和CT探测器之间的距离。
[0011]优选地，所述三轴压力室包括：
[0012]压力室底板，所述压力室底板固设在基座上，所述压力室底板上可拆卸设有外罩，所述外罩的顶部设有压力室顶板，所述压力室顶板上连接有排气管，所述压力室底板上连
接有进液管和出液管，所述排气管、进液管和出液管上均设有阀门；
[0013]底帽，所述底帽设置在压力室底板上，所述底帽上设有透气板，所述透气板上放置有试样，所述试样的顶上设有透气板和顶帽，所述试样、底帽和顶帽的外侧套设有橡胶套；
[0014]导向结构，所述导向结构设置在基座和限位板之间，所述导向结构能够使压力室底板竖直上下移动。
[0015]优选地，所述导向结构包括：
[0016]若干个穿孔，若干个所述穿孔沿周向开设在限位板上；
[0017]若干个活动杆，若干个所述活动杆沿周向设置在基座上，若干个所述活动杆和若干个穿孔一一对应，所述活动杆的上端穿出相对应的穿孔，所述活动杆上设有限位结构，所述限位结构能够将活动杆上端限制在穿孔的上方。
[0018]优选地，所述限位结构包括若干个限位组件，若干个所述限位组件沿周向设置在活动杆的上端，所述限位组件包括：
[0019]凹槽，所述凹槽竖直开设在活动杆的外侧，所述凹槽内竖直固设有滑杆；
[0020]第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一电磁铁和第二电磁铁均滑动设置在滑杆上，位于第一电磁铁和凹槽上侧面之间的滑杆上套设有第一复位弹簧，位于第二电磁铁和凹槽下侧面之间的滑杆上套设有第二复位弹簧；
[0021]第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端铰接在第一电磁铁上，所述第二连杆的一端铰接在第二电磁铁上，所述第一连杆的另一端和第二连杆的另一端通过第一转轴铰接在一起，所述第一转轴上转动设置有滚轮，所述滚轮的轮面伸出活动杆的外侧壁。
[0022]优选地，所述围压系统包括储液箱，所述储液箱设置在箱体结构内，所述进液管和出液管均与储液箱相连通，所述进液管上连接有体积压力控制器。
[0023]优选地，所述底座和顶板之间竖直转动设置有第二螺杆，所述顶板上设有第二电机，所述第二电机与第二螺杆传动连接，所述第二螺杆上设有套管，所述活动板与套管固连，所述活动板上设有竖直板，两个所述支撑柱靠近竖直板的一侧沿长度方向均设有滑槽，所述竖直板上设有两个滑块，两个所述滑块和两个滑槽一一对应，所述滑块滑动设置在相对应的滑槽内。
[0024]优选地，所述活动板和基座上之间竖直转动设置有第一转动杆，所述第一转动杆的外侧设有齿圈，所述活动板上设有第三电机，所述第三电机的输出轴上设有第一齿轮，所述第一齿轮和齿圈啮合连接。
[0025]优选地，所述调节机构包括：
[0026]围板，所述围板水平设置在箱体结构的底部，所述围板内水平转动设置有第一螺杆，所述第一螺杆的两端分别设有第一外螺纹和第二外螺纹，所述第一外螺纹和第二外螺纹的螺旋方向相反，所述第一外螺纹上螺纹连接有第一滑块，所述第二外螺纹上螺纹连接有第二滑块，所述第一滑块上设有第一立柱，所述CT放射源设置在第一立柱上，所述第二滑块上设有第二立柱，所述CT探测器设置在第二立柱上，所述箱体结构的底部设有第一电机，所述第一电机与第一螺杆传动连接；
[0027]导向杆，所述第一滑块上设有第一通孔，所述第二滑块上设有第二通孔，所述导向杆的两端分别穿过第一通孔和第二通孔且端部与围板固连在一起，位于底座两侧的导向杆上分别设有两个限位凸沿。
[0028]一种可视化的三轴试验装置的使用方法，包括以下步骤：
[0029]S1、初始状态，活动板和压力室地板的位置较低，外罩位于压力室底板的上方，将试样放置在两个透气板之间，然后将橡胶套套设在试样、顶帽和底帽之间；
[0030]S2、启动第二电机带动第二螺杆转动，带动套管和活动板向上移动，当压力室底板接触外罩的下端时，将外罩固定在压力室底板上；
[0031]S3、关闭出液管上的阀门，启动体积压力控制器，从储液箱抽水至三轴压力室内，同时打开排气管上阀门，排出气体，当水从排气管溢出时，关闭排气管上的阀门，通过体积压力控制器控制三轴压力室内的液体压力，精准设置试样的围压；
[0032]S4、启动第二电机，继续带动活动板和三轴压力室向上移动，使竖向加压杆下端的作用板接触并挤压顶帽，精确设置试样的轴向压力；
[0033]S5、启动第三电机，带动基座和三轴压力室缓慢转动，启动CT放射源和CT探测器，启动第一电机，通过第一螺杆的转动改变调节CT放射源和CT探测器之间的距离来控制成像质量；
[0034]S6、试验结束后，打开出液管上的阀门和排气管上的阀门，将三轴压力室内的水排出至储水箱内，然后拆卸外罩，使其与压力室底板分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视化的三轴试验装置，其特征在于，包括箱体结构(1)，所述箱体结构(1)的前侧面上设有开口(11)，所述箱体结构(1)的底部设有底座(3)，所述底座(3)上竖直固设有两个支撑柱(31)，两个所述支撑柱(31)的顶部设有顶板(32)，两个所述支撑柱(31)之间竖直滑动设置有活动板(4)，所述活动板(4)上转动设置有基座(5)，所述基座(5)上设有三轴压力室(6)；围压系统，所述围压系统设置在箱体结构(1)内，所述围压系统能够向三轴压力室(6)内施加围压；限位板(52)，所述限位板(52)转动设置在顶板(32)上，所述限位板(52)上竖直固设有竖向加压杆(68)，所述竖向加压杆(68)上装有压力传感器(682)，所述竖向加压杆(68)的下端延伸至三轴压力室(6)内且端部设有作用板(681)，所述竖向加压杆(68)和三轴压力室(6)滑动连接；扫描系统，所述扫描系统设置在箱体结构(1)内，所述扫描结构包括CT放射源(233)和CT探测器(243)，所述CT放射源(233)和CT探测器(243)分别位于三轴压力室(6)的两侧；调节机构，所述调节机构设置在箱体结构(1)内，所述调节机构能够调节CT放射源(233)和CT探测器(243)之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种可视化的三轴试验装置，其特征在于，所述三轴压力室(6)包括：压力室底板(61)，所述压力室底板(61)固设在基座(5)上，所述压力室底板(61)上可拆卸设有外罩(63)，所述外罩(63)的顶部设有压力室顶板(62)，所述压力室顶板(62)上连接有排气管(69)，所述压力室底板(61)上连接有进液管(611)和出液管(612)，所述排气管(69)、进液管(611)和出液管(612)上均设有阀门；底帽(65)，所述底帽(65)设置在压力室底板(61)上，所述底帽(65)上设有透气板(641)，所述透气板(641)上放置有试样(67)，所述试样(67)的顶上设有透气板(641)和顶帽(64)，所述试样(67)、底帽(65)和顶帽(64)的外侧套设有橡胶套(671)；导向结构，所述导向结构设置在基座(5)和限位板(52)之间，所述导向结构能够使压力室底板(61)竖直上下移动。3.根据权利要求2所述的一种可视化的三轴试验装置，其特征在于，所述导向结构包括：若干个穿孔(521)，若干个所述穿孔(521)沿周向开设在限位板(52)上；若干个活动杆(7)，若干个所述活动杆(7)沿周向设置在基座(5)上，若干个所述活动杆(7)和若干个穿孔(521)一一对应，所述活动杆(7)的上端穿出相对应的穿孔(521)，所述活动杆(7)上设有限位结构，所述限位结构能够将活动杆(7)上端限制在穿孔(521)的上方。4.根据权利要求3所述的一种可视化的三轴试验装置，其特征在于，所述限位结构包括若干个限位组件，若干个所述限位组件沿周向设置在活动杆(7)的上端，所述限位组件包括：凹槽(71)，所述凹槽(71)竖直开设在活动杆(7)的外侧，所述凹槽(71)内竖直固设有滑杆(72)；第一电磁铁(73)和第二电磁铁(74)，所述第一电磁铁(73)和第二电磁铁(74)均滑动设置在滑杆(72)上，位于第一电磁铁(73)和凹槽(71)上侧面之间的滑杆(72)上套设有第一复
位弹簧(731)，位于第二电磁铁(74)和凹槽(71)下侧面之间的滑杆(72)上套设有第二复位弹簧(741)；第一连杆(751)和第二连杆(752)，所述第一连杆(751)的一端铰接在第一电磁铁(73)上，所述第二连杆(752)的一端铰接在第二电磁铁(74)上，所述第一连杆(751)的另一端和第二连杆(752)的另一端通过第一转轴(75)铰接在一起，所述第一转轴(75)上转动设置有滚轮(76)，所述滚轮(76)的轮面伸出活动杆(7)的外侧壁。5.根据权利要求1所述的一种可视化的三轴试验装置，其特征在于，所述围压系统包括储液箱(8)，所述储液箱(8)设置在箱体结构(1)内，所述进液管(611)和出液管(612)均与储液箱(8)相连通，所述进液管(61...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋忱潞，李贺，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：