一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利說明】
置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及巖土工程領(lǐng)域，更具體地說涉及一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代巖土工程、采礦工程以及地下工程等領(lǐng)域中，其中深部資源開采、地?zé)豳Y源開發(fā)等過程中，巖石總是處于一定的地溫場和地應(yīng)力場共同影響的環(huán)境中，并且近幾年來，世界各地地震頻繁發(fā)生，巖石受振動(dòng)作用，力學(xué)性能物理特性肯定受其影響，因此在進(jìn)行開采資源前，必要知道巖石在應(yīng)力、溫度和振動(dòng)的條件下的巖石物理特性、巖石力學(xué)特性和巖石熱破裂特征等。目前，僅有少數(shù)學(xué)者做過應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的理論模型，缺乏現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)去驗(yàn)證，因此，我們有必要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做一些巖石在應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下模擬試驗(yàn)，為深部資源的開采做一些依據(jù)和參考。但是目前沒有巖石在應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的單軸試驗(yàn)核裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置。采用本裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石在應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的單軸壓縮試驗(yàn)，裝置簡單可操作性強(qiáng)，通過傳感器實(shí)時(shí)反饋可對(duì)溫度精確控制，采用液壓振動(dòng)和加載系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)和加載控制，并且對(duì)其過程中變形進(jìn)行全過程采集、分析和可視化輸入與輸出，從而測定應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下巖石的強(qiáng)度、變形、應(yīng)變、楊氏模量、泊松比等力學(xué)參數(shù)，以及測定巖石伴隨變形所出現(xiàn)的若干現(xiàn)象。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:
[0004]—種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置，包括溫度控制器、球角壓頭、巖石試樣、加熱帶、溫度傳感器、振動(dòng)臺(tái)、液壓激振頭、壓板、橫梁、電阻應(yīng)變片、隔熱墊、振動(dòng)控制器、力傳感器、千斤頂、應(yīng)變檢測儀、伺服放大器、液壓伺服閥、油管、液壓缸，其中，所述的溫度控制器、加熱帶、溫度傳感器、隔熱墊屬于溫度控制系統(tǒng)，所述的力傳感器、球角壓頭、千斤頂、橫梁、壓板、振動(dòng)臺(tái)、液壓激振頭、伺服放大器、液壓伺服閥、油管、液壓缸屬于液壓振動(dòng)和加載系統(tǒng)，所述的電阻應(yīng)變片、應(yīng)變檢測儀屬于變形監(jiān)測系統(tǒng)，所述的加熱帶包裹于巖石試樣周圍，所述的溫度傳感器貼附在巖石試樣上，所述的加熱帶和溫度傳感器通過導(dǎo)線連接于所述的溫度控制器。
[0005]所述的巖石試樣放置于所述的壓板與振動(dòng)臺(tái)之間，所述的隔熱墊放置于所述壓板、振動(dòng)臺(tái)和巖石試樣之間，所述的球角壓頭與所述的橫梁的球面接觸活動(dòng)接觸，所述的千斤頂放置于所述的振動(dòng)臺(tái)下側(cè)，所述的液壓激振頭位于所述的千斤頂上側(cè)，所述的振動(dòng)控制器位于千斤頂側(cè)面，所述的力傳感器位于所述液壓激振頭上側(cè)。
[0006]所述的千斤頂通過油管與所述的液壓缸連接，所述的液壓缸與所述的液壓伺服閥連接，所述的液壓伺服閥與所述的伺服放大器連接，所述的伺服放大器通過導(dǎo)線與所述的力傳感器連接。
[0007]所述的電阻應(yīng)變片貼附在巖石試樣上，所述的應(yīng)變檢測儀通過導(dǎo)線連接電阻應(yīng)變片。
[0008]本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn):裝置簡單可操作性強(qiáng)，集應(yīng)力、溫度、振動(dòng)耦合于一體，多因素作用于巖石，并可以通過傳感器實(shí)時(shí)反饋可對(duì)溫度精確控制，并且對(duì)其過程中變形進(jìn)行全過程采集、分析和可視化輸入與輸出，測定巖石強(qiáng)力學(xué)參數(shù)精確。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的振動(dòng)和加載系統(tǒng)中振動(dòng)和加載部分詳圖。
[0011]其中，1、溫度控制器；2、球角壓頭；3、巖石試樣；4、加熱帶；5、溫度傳感器；6、振動(dòng)臺(tái)；7、液壓激振頭；8、壓板；9、橫梁；10、電阻應(yīng)變片；11、隔熱墊；12、振動(dòng)控制器；13、力傳感器；14、千斤頂；15、應(yīng)變檢測儀；16、伺服放大器；17、液壓伺服閥；18、油管；19、液壓缸。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面以附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]如圖1，為本實(shí)用新型的一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置示意圖。一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置，包括溫度控制器1、球角壓頭2、巖石試樣3、加熱帶4、溫度傳感器5、振動(dòng)臺(tái)6、液壓激振頭7、壓板8、橫梁9、電阻應(yīng)變片10、隔熱墊11、振動(dòng)控制器12、力傳感器13、千斤頂14、應(yīng)變檢測儀15、伺服放大器16、液壓伺服閥17、油管18、液壓缸19，其中，所述的溫度控制器1通過導(dǎo)線連接加熱帶4對(duì)巖石試樣3進(jìn)行加熱，所述的溫度傳感器5反饋信息到溫度控制器1使之對(duì)溫度反復(fù)循環(huán)調(diào)節(jié)控制，使巖石試樣3加熱到想要的溫度，所述的巖石試樣3放置于有隔熱墊11間隔的壓板8與振動(dòng)臺(tái)6之間。
[0014]所述的伺服放大器15控制所述的液壓伺服閥14使所述的液壓缸15通過油管18輸油到千斤頂14，所述的振動(dòng)控制器12在油壓作用下控制所述的液壓激振頭7產(chǎn)生設(shè)定的一定頻率的振動(dòng)，所述的千斤頂14產(chǎn)生的加載力和激振頭7產(chǎn)生的振動(dòng)通過振動(dòng)臺(tái)6作用于巖石試樣3，所述的力傳感器2反饋信號(hào)到所述的伺服放大器16再通過輸入信號(hào)進(jìn)行綜合、比較、校正和放大循環(huán)控制加載。
[0015]所述的電阻應(yīng)變片10貼附于巖石試樣3上，所述的應(yīng)變檢測儀15通過連接電阻應(yīng)變片10對(duì)巖石試樣3的變形進(jìn)行全過程采集、分析和可視化輸入與輸出。
[0016]通過溫度控制系統(tǒng)對(duì)巖石試樣3進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制，然后通過液壓振動(dòng)和加載系統(tǒng)對(duì)巖石試樣3進(jìn)行振動(dòng)和加載的控制，最后有變形監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)巖石試樣3的變形進(jìn)行全過程采集、分析和可視化輸入與輸出，從而測定一定頻率振動(dòng)下不同溫度巖石單軸壓縮試驗(yàn)，巖石的強(qiáng)度、變形、應(yīng)變、楊氏模量、泊松比等力學(xué)參數(shù)，以及耦合作用下巖石伴隨變形所出現(xiàn)的若干現(xiàn)象。本實(shí)用新型相對(duì)其它類似裝置制作簡單，成本低廉，溫度控制精確，振動(dòng)模擬簡單，變形監(jiān)測全面。
[0017]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置，包括溫度控制器、球角壓頭、巖石試樣、加熱帶、溫度傳感器、振動(dòng)臺(tái)、液壓激振頭、壓板、橫梁、電阻應(yīng)變片、隔熱墊、振動(dòng)控制器、力傳感器、千斤頂、應(yīng)變檢測儀、伺服放大器、液壓伺服閥、油管、液壓缸，其中，所述的溫度控制器、加熱帶、溫度傳感器、隔熱墊屬于溫度控制系統(tǒng)，所述的力傳感器、球角壓頭、千斤頂、橫梁、壓板、振動(dòng)臺(tái)、液壓激振頭、伺服放大器、液壓伺服閥、油管、液壓缸屬于液壓振動(dòng)和加載系統(tǒng)，所述的電阻應(yīng)變片、應(yīng)變檢測儀屬于變形監(jiān)測系統(tǒng)，所述的加熱帶包裹于巖石試樣周圍，所述的溫度傳感器貼附在巖石試樣上，所述的加熱帶和溫度傳感器通過導(dǎo)線連接于所述的溫度控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的千斤頂通過油管與所述的液壓缸連接，所述的液壓缸與所述的液壓伺服閥連接，所述的液壓伺服閥與所述的伺服放大器連接，所述的伺服放大器通過導(dǎo)線與所述的力傳感器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的電阻應(yīng)變片貼附在巖石試樣上，所述的應(yīng)變檢測儀通過導(dǎo)線連接電阻應(yīng)變片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下的巖石單軸壓縮試驗(yàn)裝置，屬于巖土工程領(lǐng)域。它由溫度控制系統(tǒng)、液壓振動(dòng)和加載系統(tǒng)、變形監(jiān)測系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。本裝置集溫度監(jiān)測與控制，振動(dòng)和加載控制，變形數(shù)據(jù)檢測采集于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石在應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下，巖石單軸試驗(yàn)過程中變形進(jìn)行全過程采集、分析和可視化輸入與輸出，從而測定不同溫度下巖石強(qiáng)度、變形、應(yīng)變、楊氏模量、泊松比等力學(xué)參數(shù)，以及測定巖石在載荷作用下伴隨變形所出現(xiàn)的若干現(xiàn)象。該測試裝置具有結(jié)構(gòu)比較簡單、操作方便和便于生產(chǎn)等特點(diǎn)。對(duì)于巖土工程、地球科學(xué)、地?zé)衢_發(fā)、采礦、地震研究等領(lǐng)域的應(yīng)力、溫度和振動(dòng)耦合作用下巖石的研究具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】G01N3/08
【公開號(hào)】CN205027605
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520537443
【發(fā)明人】紀(jì)洪廣, 王立明, 高宇, 由爽
【申請(qǐng)人】王立明, 高宇
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年7月23日