适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温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适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置及试验方法，通过透视、保温和可拼装拆卸的试验仓，解决现有类岩石树脂试件力学试验营造低温环境的手段影响试验效果的技术问题。该恒低温装置包括用以包围试件加载工位的密封试验仓、与所述密封试验仓对应冷流连通的制冷设备、设于所述密封试验仓周围对应位置处的测温仪；其试验方法步骤主要包括：

【技术实现步骤摘要】
适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置及试验方法


[0001]本申请涉及岩石力学试验
，具体涉及一种适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置及试验方法。

技术介绍

[0002]采用类岩石试件进行室内相似模拟试验是研究岩石在不同加载条件下的力学特性和破裂机理的一个重要途径。常见的类岩石材料有水泥砂浆、有机玻璃、陶瓷、石膏、树脂等，但水泥砂浆、陶瓷、石膏等材料不透明，观察不到试件内部的破裂演化规律，而有机玻璃与岩石力学性能相差较大，代表性不足，因此采用树脂材料制作类岩石试件是一个非常好的选择，具有透明度高、整体性好、可预埋缺陷和裂隙、与岩石力学性能接近等优点。
[0003]但树脂试件的力学特性受温度影响较大，只有在低温下才呈现类岩石特性，而在常温下则表现为塑性，且塑性会随着温度的升高而增强。因此，保证树脂试件在力学试验过程的低温环境非常重要。
[0004]专利技术人知晓的一种保证试验过程的低温环境的方法（付金伟.含三维裂隙试件在双轴压力和水压作用下压裂试验与数值模拟研究[D].山东大学,2015.）是将加载设备整体搬入一个
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20℃的小型冷库中，冷库的最低温度可达
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35℃，所有的试验包括树脂试件力学参数的获取试验、裂隙扩展试验和水压致裂试验全都在该冷库中进行。
[0005]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：将加载设备放在冷库中进行试验，会产生一系列负面效果，如低温下液压油失效、反力架承载力降低、试验人员必须穿厚重的防寒服、光线较差、空间有限不方便监测观察等。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置及试验方法，通过透视、低导热和可拼装拆卸的试验仓，解决现有类岩石树脂试件力学试验营造低温环境的手段影响试验效果的技术问题。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，包括用以包围试件加载工位的密封试验仓、与所述密封试验仓对应冷流连通的制冷设备、设于所述密封试验仓周围对应位置处的测温仪；所述密封试验仓内空间用于形成使树脂试件呈现类岩石特性或/和特定物理力学参数的
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10℃低温环境，其是由低导热透明材料拼装而成的可拆卸式多面体结构，且其空间构型匹配于对应的试件加载工位，在所述密封试验仓周壁上对应位置处分别且设有用于容纳加载设备液压缸的穿设口、用于取放试件的操作窗、用于连通所述制冷设备的冷
气入口、用于穿设所述测温仪检测探头的测温孔。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述低导热材料具体由纯聚碳酸酯材质透明板拼装而成，以实现仓体的隔热保温。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述测温仪具体为插入式温度传感器，且在对应于待测试件四个侧面的各方向上布设至少一个测温孔及对应的插入式温度传感器，以实现实时测量各点温度，以控制试件各部位及密封试验仓温度始终处在所设定的低温。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述制冷设备通过方便操作连接的耐低温软管连通于所述冷气入口，以向所述密封试验仓内供给冷气。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述操作窗包括活动门、门框及设于两者之间用于阻断空气流通的密封胶条。
[0013]在本公开的一些实施例中，所述密封试验仓的空间构型基于对应的试件加载工位的空间状况而选择为对应的多面体结构，以实现加载设备的液压缸及各类监控测量设备的合理布局为准。
[0014]在本公开的一些实施例中，所述密封试验仓的各面基于对应的试件加载工位及加载设备结构合理设置为由若干凹槽型分块或扇形分块的拼装面板，其形状及数量以最大限度的安装与密封的工作量为准；所述穿设口设置于对应的凹槽型分块或扇形分块间的接缝处，以便于实现在加载设备的液压缸对应位置处的卡合固定。
[0015]在本公开的一些实施例中，所述密封试验仓各拼装面板之间及其拼装分块之间的搭接结构为木塞或钢塞插接、凹凸拼接、二合一连接件耦合或弹簧搭扣；对于六面体构型的密封试验仓，其前、后拼装面板与两侧拼装面板之间以二合一连接件耦合固定，以保障多次拆装条件下牢靠固定；其顶拼装面板、底拼装面板与所述前后拼装面板、两侧拼装面板之间使用方便拆卸的弹簧搭扣固定，以扣紧的同时起到弹性缓冲作用，减少锁扣的磨损；各拼装面板由四个分块通过凹凸拼接结构配合木塞或钢塞拼装而成，以保证密封性。
[0016]根据本公开的另一个方面，提供一种适用于类岩石树脂试件力学试验的方法，基于上述装置而实施，包括如下步骤：（1）密封试验仓组装：在加载设备的试件加载工位对应部位依次拼装各拼接面板，以形成对应空间构型的密封试验仓，以耐低温软管连通制冷设备的冷气出口和密封试验仓的冷气入口，将各插入式温度传感器插入对应的测温孔中，关闭操作窗；（2）试验仓预冷：试验开始至少30min前，开启制冷设备预冷密封试验仓内腔，再通过操作窗将待测树脂试件安装至试件加载工位，开启插入式温度传感器监测试件及密封试验仓内温度，使其逐渐降温至
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10℃；（3）加载试验：当密封试验仓和待测树脂试件稳定在
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10℃的低温后，开启加载设备对待测树脂试件进行加载试验；（4）试验结束试验仓回收：试验结束后，依次松开试验仓各面板的连接，回收各部件后待下次试验重复使用。
[0017]在本公开的一些实施例中，在所述步骤（2）中，分别在对应于待测树脂试件各竖直侧面的三分之一、三分之二竖向高度处布设对应的插入式温度传感器，并进行温度监测。
[0018]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：
1. 由于试验仓采用低导热的透明材料（如纯聚碳酸酯等）制成，在对试件进行封闭保温的同时，具有较高的透视率，保证了试验者或其他试验观测设备（如测温设备、拍照设备、变形测量设备等）对试件的实时观察及量测。
[0019]2. 由于密封试验仓为拼装结构，可进行组装拆卸重复使用，且由于试件加载设备并非仅用于低温环境下类岩石树脂试件力学试验，亦用于其他环境下的试验，故拼装结构的试验仓为此提供了便利，如不进行低温维持试验时，可对试验仓进行拆解，满足加载设备其余试验需求。
[0020]3. 密封试验仓根据不同位置的侧面选择不同的拼接安装方式，可有效保证各侧面间的稳固连接，避免出现松弛、脱落等情况。
[0021]4．由于密封试验仓的测温孔处设有与该测温孔轮廓相匹配的插入式温度传感器，使得温度传感器在对测温孔进行封堵的同时，可深入至试验仓内进行温度的测量，保证了测量结果的准确可靠。
[0022]5．密封试验仓与加载设备对应的各侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，包括用以包围试件加载工位的密封试验仓、与所述密封试验仓对应冷流连通的制冷设备、设于所述密封试验仓周围对应位置处的测温仪；所述密封试验仓内空间用于形成使树脂试件呈现类岩石特性或/和特定物理力学参数的
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10℃低温环境，其是由低导热透明材料拼装而成的可拆卸式多面体结构，且其空间构型匹配于对应的试件加载工位，在所述密封试验仓周壁上对应位置处分别且设有用于容纳加载设备液压缸的穿设口、用于取放试件的操作窗、用于连通所述制冷设备的冷气入口、用于穿设所述测温仪检测探头的测温孔。2.根据权利要求1所述的适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，所述低导热材料具体由纯聚碳酸酯材质透明板拼装而成，以实现仓体的隔热保温。3.根据权利要求1所述的适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，所述测温仪具体为插入式温度传感器，且在对应于待测试件四个侧面的各方向上布设至少一个测温孔及对应的插入式温度传感器，以实现实时测量各点温度，以控制试件各部位及密封试验仓温度始终处在所设定的低温。4.根据权利要求1所述的适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，所述制冷设备通过方便操作连接的耐低温软管连通于所述冷气入口，以向所述密封试验仓内供给冷气。5.根据权利要求1所述的适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，所述操作窗包括活动门、门框及设于两者之间用于阻断空气流通的密封胶条。6.根据权利要求1所述的适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，所述密封试验仓的空间构型基于对应的试件加载工位的空间状况而选择为对应的多面体结构，以实现加载设备的液压缸及各类监控测量设备的合理布局为准。7.根据权利要求6所述的适用于类岩石树脂试件力学试验的恒低温装置，其特征在于，所述密封试验仓的各面基于对应的试件加载工位及加载设备结构合理设置为由若干凹槽型分块或扇形分块的拼装面板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付金伟，程慧香，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：