一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，包括：第一压缩桶、第一承压板和支柱，所述第一压缩桶的内端固定安装有电灯，所述第一压缩桶的下端安置有底板，所述底板的下端放置有千斤顶；所述第一承压板的上端螺纹连接有承压柱，所述承压柱的上端与钢板固定连接，所述钢板的下端固定安装有主轴中空转台力矩电机，所述主轴中空转台力矩电机的输出轴固定安装有滑动支架。该软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，采用加载系统，可视化系统及隔离系统实现加载中间过程对软岩颗粒组的表观及内部结构三维可视化结构数据的提取，同时也可得到传统侧限压缩前后级配曲线，具有测量精度高，操作简单的优点。操作简单的优点。操作简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置


[0001]本技术涉及岩土工程领域，特别是涉及一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置。

技术介绍

[0002]采用侧限压缩试验作为主要的研究方法对岩土颗粒材料进行不同应力不同级配条件下的压缩变形规律和颗粒破碎特征分析已在岩土工程学界得到了广泛的应用，通过对压缩前后宏观级配曲线及相对粒组含量变化进行相应的研究分析其研究成果已为各种高土石坝的建造，路基填料的颗粒材料性能的判断等工程实践和理论研究奠定了基础。通过提出不同的破碎率指标，科研工作者从一定程度上衡量了压缩完成卸载后的颗粒破碎情况，但实际工程问题中颗粒破碎的发生并不是一蹴而就的，其破碎过程往往伴随着压力的增加逐渐破碎。
[0003]而传统的侧限压缩试验只能通过宏观粒组级配变化的角度预测试样加载前和加载后的破碎情况，而无法分析细观的角度分析在加载过程中岩石内部孔隙和颗粒在不同压力作用下的自组织演化过程，更无法从细观的角度分析岩石内部结构变化及力链传递对其承载能力和物理性质的影响，这些影响因素和内部结构的自组织过程对于传统侧限压缩试验是看不见摸不着的“黑箱”问题。同时，由于传统侧限压缩试验的不透明性，以及岩土颗粒材料的不均匀性及多孔隙结构特性，在有限元模拟分析及离散元颗粒材料分析中基于传统侧限压缩试验真实的体现其内部三维空间结构来验证模型正确性也具有相当大的困难，如何既能得到岩石颗粒压缩前后级配曲线，又能通过三维可视化的手段得到颗粒材料压缩过程中内部结构自组织演化的规律，对于预测岩土材料颗粒破碎变形和颗粒材料计算理论科学的发展都至关重要，因此我们提出一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本技术提供一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，能解决上述
技术介绍
中提出的现有的侧限压缩试验，只能通过宏观粒组级配变化的角度预测试样加载前和加载后的破碎情况，而无法分析细观的角度分析在加载过程中岩石内部孔隙和颗粒在不同压力作用下的自组织演化过程，更无法从细观的角度分析岩石内部结构变化及力链传递对其承载能力和物理性质的影响，这些影响因素和内部结构的自组织过程对于传统侧限压缩试验是看不见摸不着的“黑箱”问题。同时，由于传统侧限压缩试验的不透明性，以及岩土颗粒材料的不均匀性及多孔隙结构特性，在有限元模拟分析及离散元颗粒材料分析中基于传统侧限压缩试验真实的体现其内部三维空间结构来验证模型正确性也具有相当大的困难的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：第一压缩桶、第一承压板和支柱，
[0006]所述第一压缩桶的内端固定安装有电灯，所述第一压缩桶的下端安置有底板，所述底板的下端放置有千斤顶，第一压缩桶由亚克力制作，可以改变直径和壁厚，电灯朝向装置内照亮亚克力桶内的软岩颗粒，采用LED灯；
[0007]所述第一承压板的上端螺纹连接有承压柱，所述承压柱的上端与钢板固定连接，所述钢板的下端固定安装有主轴中空转台力矩电机，所述主轴中空转台力矩电机的输出轴固定安装有滑动支架，承压柱圆柱形，材料为高强度硬钢，端头设置有直径为60mm的螺栓，用于与不同尺寸承压板连接；
[0008]所述支柱与钢板的四个角点固定连接，所述支柱的内端固定安装有高清摄像机，所述钢板的上侧设置有双层隔离板，所述双层隔离板由厚铅玻璃、薄铅玻璃和铅板构成，组成减少辐射对操作人员身体伤害的隔离系统，在前门板居中位置安装一整块厚铅玻璃，可利用肉眼通过前门玻璃直接观察试样变形及压缩桶内壁表面颗粒的破碎程度。
[0009]作为本技术的一种优选技术方案，所述滑动支架的左右两端安装有U形固定块，所述U形固定块的内端开设有螺栓孔，便于进行调节。
[0010]作为本技术的一种优选技术方案，所述滑动支架的左端固定安装有微CT扫描仪，所述滑动支架的右端固定安装有X射线接收器，可实现微CT扫描仪、X射线接收器及软岩颗粒三者之间距离的自由调节。
[0011]作为本技术的一种优选技术方案，所述第一压缩桶由第二压缩桶、第三压缩桶和第四压缩桶组成，避免了桶壁过厚导致X射线穿过时精度下降，同时也可避免桶壁过薄从而导致压缩过程中软岩颗粒沿侧限发生变形，通过自由调节达到最优厚度。
[0012]作为本技术的一种优选技术方案，所述第一承压板由第二承压板、第三承压板和第四承压板组成，承压柱另一端端头设置有直径为60mm的螺栓，用于与不同尺寸承压板连接。
[0013]作为本技术的一种优选技术方案，所述第二承压板、第三承压板和第四承压板分别位于第二压缩桶、第三压缩桶和第四压缩桶的上侧，每种承压板圆柱顶面圆心处留有与承压柱螺栓配对的开口，用于连接承压柱端头的螺栓。
[0014]与现有技术相比，本技术能达到的有益效果是：
[0015]1、本技术提供的是一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，在侧限压缩试验过程中，通过设置不同内径和壁厚的压缩桶，通过不同尺寸的桶与桶相互套叠的方式，实现了试样尺寸的自由调节，通过不同尺寸桶的组合可控制桶的总壁厚和试样的直径，避免了桶壁过厚导致X射线穿过时精度下降产生噪点和伪影的情况，提高了测量精度，同时避免了当加载压力较大时桶壁过薄从而导致压缩过程中软岩颗粒沿侧向发生变形甚至撑裂仪器等情况的发生；
[0016]2、本技术软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，压缩桶、承压板、底板均采用亚克力材料（有机玻璃），具有优良的透明性及较高的强度，可以在外界通过肉眼清晰观察到材料内部物体，通过顶部的钢板上所固定的电灯的照射，配合固定在支柱上的高清摄像机拍摄，可以实现侧限压缩加载过程中软岩颗粒材料表观挤压破碎变形的无死角高清图像视频记录，结合微CT扫描仪对软岩颗粒试样内部切片三维结构模型重构，可以展现任意时刻软岩空间内部细观结构在外荷载作用下的自组织演化规律，填补了传统侧限压缩试验所面临的“黑箱”问题的空白；
[0017]3、本技术软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置通过设置单开门隔离板的矩形厚铅玻璃，操作人员可以将视线直接穿过铅玻璃及压缩桶直接定位到受压的软岩颗粒材料，通过材料的变形可直观的确定试验加载进行的程度；
[0018]4、本技术装置易于安装拆卸，可重复使用，操作简单，测量精度高，对操作人员身体伤害小，可以从软岩颗粒材料的细观破碎规律揭示侧限压缩过程中颗粒材料的宏观变形机理，对软岩地层的高土石坝填筑，隧道软岩支护及软岩路基填料承载特性研究等都具有一定实际意义。
附图说明
[0019]图1为本技术可视化侧限压缩装置整体结构示意图；
[0020]图2为本技术可视化侧限压缩装置剖面结构示意图；
[0021]图3为本技术双层隔离板剖面结构示意图；
[0022]图4为本技术CT扫描系统翻转结构示意图；
[0023]图5为本技术压缩桶及承压头结构示意图；
[0024]图6为本技术承压柱结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，包括：第一压缩桶（4）、第一承压板（13）和支柱（8），其特征在于：所述第一压缩桶（4）的内端固定安装有电灯（12），所述第一压缩桶（4）的下端安置有底板（5），所述底板（5）的下端放置有千斤顶（6）；所述第一承压板（13）的上端螺纹连接有承压柱（3），所述承压柱（3）的上端与钢板（1）固定连接，所述钢板（1）的下端固定安装有主轴中空转台力矩电机（14），所述主轴中空转台力矩电机（14）的输出轴固定安装有滑动支架（9）；所述支柱（8）与钢板（1）的四个角点固定连接，所述支柱（8）的内端固定安装有高清摄像机（7），所述钢板（1）的上侧设置有双层隔离板（2），所述双层隔离板（2）由厚铅玻璃（2
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1）、薄铅玻璃（2
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2）和铅板（2
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3）构成。2.根据权利要求1所述的一种软岩颗粒材料三维可视化侧限压缩装置，其特征在于：所述滑动支架（9）的左右两端安装有U形固定块（9
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2），所述U形固定块（9
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2）的内端开设有螺栓孔（9
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1）。3.根据权利要求2所述的一种软岩颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宇晨，王旭，张延杰，王博林，姜佳瑞，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：