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    一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法及相關裝置制造方法及圖紙

    技術編號:39733249 閱讀:25 留言:0更新日期:2023-12-17 23:35
    本發明專利技術提供了一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法及相關裝置,涉及巖石穩定性測定技術領域,包括將帶有結構面的試件置于剪切盒模塊內后,再將剪切盒放置于框架的空腔結構中;控制垂直加載模塊的力傳感器下移直至與上剪切盒的頂面接觸,控制水平加載模塊水平移動直至與上剪切盒的側面接觸;將所述電阻應變片與數據采集模塊電連接;先后控制垂直加載模塊和水平加載模塊對試件施壓以進行直剪試驗或蠕變試驗;在試驗過程中,按照預設測量頻率獲取電阻應變片的應變值和試件上部件的水平位移,以計算得到試件的抗剪強度和蠕變變形,本發明專利技術解決了現有技術中結構面在剪切過程中剪切面積保持不變和無法直接測量結構面剪切蠕變量的技術難題

    【技術實現步驟摘要】
    一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法及相關裝置


    [0001]本專利技術涉及巖石穩定性測定
    ,具體而言,涉及一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法及相關裝置


    技術介紹

    [0002]目前巖石結構面抗剪強度研究多采用室內結構面直剪試驗,由于天然帶結構面試件制備十分困難,同時結構面存在不均勻性

    隨機性和不可重復性,所以多采用類巖石材料來制作試件

    在結構面直剪試驗中,目前多認為剪切面不會隨著剪切位移的增加而改變,所以會對結構面抗剪強度參數取值造成影響

    同時,對于巖石結構面剪切蠕變研究也常采用室內結構面剪切蠕變裝置進行,同樣試件的制備同樣存在與結構面直剪試驗相同的問題

    在實驗過程中,試件上半部分和下半部分存在相對位移,但直接對試件測量是十分困難的,因此會對結構面剪切蠕變最終位移造成影響

    同時在實驗過程中巖石和結構面都在發生剪切蠕變,其試驗結果是兩者共同作用的結果,所以無法直觀觀測到結構面的剪切蠕變變形


    技術實現思路

    [0003]本專利技術的目的在于提供一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法及相關裝置,以改善上述問題

    為了實現上述目的,本專利技術采取的技術方案如下:第一方面,本申請提供了一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,包括:操作設備
    ,
    所述操作設備包括底座和位于底座上方的框架,所述框架的中部為空腔結構,所述框架的上方連接有垂直加載模塊

    側面連接有水平加載模塊;剪切盒模塊,所述剪切盒模塊置于框架的空腔結構中,用于裝載試件;所述剪切盒模塊包括上剪切盒

    下剪切盒和位移測量模塊,所述上剪切盒位于下剪切盒的上側,所述位移測量模塊與上剪切盒和下剪切盒固定連接,使上剪切盒與下剪切盒保持間隙

    [0004]進一步地,所述框架側面的中部沿水平方向設置有兩個水平導套,兩個水平導套的一端橫向貫穿框架,另一端延伸進空腔結構內并共同連接有一個側向壓板;所述空腔結構的上方沿水平方向設置有上壓滑塊
    ,
    所述上壓滑塊的兩端設置有通孔
    ,
    所述通孔內設置有豎直導柱

    [0005]進一步地,所述垂直加載模塊或水平加載模塊包括電機

    限位儀及螺桿,所述螺桿和限位儀分別位于電機的兩端,所述螺桿上固定連接有力傳感器

    [0006]進一步地,所述水平加載模塊的電機和限位儀位于框架的側面外部,水平加載模塊的螺桿和力傳感器穿過框架的側面延伸進空腔結構,且所述水平加載模塊的螺桿位于兩個水平導套的中間,水平加載模塊的力傳感器與側向壓板固定連接;所述垂直加載模塊的電機和限位儀位于框架的上方,垂直加載模塊的螺桿和力傳感器穿過框架的頂部延伸進空腔結構,所述垂直加載模塊的力傳感器推動上壓滑塊沿豎直方向伸縮

    [0007]進一步地,所述上剪切盒的頂部設置有滾軸,所述下剪切盒的側下方設置有固定壓板;所述上剪切盒和下剪切盒的前后兩側分別安裝有位移測量模塊;所述試件內部包括結構面,所述結構面將試件分為上部件和下部件;所述試件的內部均勻布置有若干個電阻應變片形成點陣面,所述點陣面平行于結構面或垂直于結構面

    [0008]第二方面,本申請還提供了一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法,包括:將帶有結構面的試件置于剪切盒模塊內后,再將剪切盒放置于框架的空腔結構中;控制垂直加載模塊的力傳感器下移直至與上剪切盒的頂面接觸,控制水平加載模塊水平移動直至與上剪切盒的側面接觸;將所述電阻應變片與數據采集模塊電連接;先后控制垂直加載模塊和水平加載模塊對試件施壓以進行直剪試驗或蠕變試驗;在試驗過程中,按照預設測量頻率獲取電阻應變片的應變值和試件上部件的水平位移,以計算得到試件的抗剪強度和蠕變變形

    [0009]本專利技術的有益效果為:本專利技術解決了現有技術中結構面在剪切過程中剪切面積保持不變的技術難題,可以更加準確的描述結構面在剪切過程中剪切面隨著剪切位移的變化,大大提高了抗剪強度參數取值的準確性;同時該系統解決了現有技術中無法直接測量結構面剪切蠕變量的技術難題,可以單獨準確描述結構面的蠕變性能,可以觀測巖石結構面的局部剪切蠕變變形

    [0010]本專利技術的其他特征和優點將在隨后的說明書闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本專利技術實施例了解

    本專利技術的目的和其他優點可通過在所寫的說明書

    權利要求書

    以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得

    附圖說明
    [0011]為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應當理解,以下附圖僅示出了本專利技術的某些實施例,因此不應被看作是對范圍的限定,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖

    [0012]圖1為本專利技術的巖石抗剪強度及蠕變變形測定設備主視圖;圖2為本專利技術的巖石抗剪強度及蠕變變形測定設備后視圖;圖3為本專利技術的垂直或水平加載模塊示意圖;圖4為本專利技術的剪切盒模塊示意圖;圖5為本專利技術的位移測量模塊示意圖;圖6為本專利技術的主體框架示意圖;圖7為本專利技術的巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法示意圖;圖8為本專利技術的結構面剪切試驗應變片的布置方式示意圖;圖9為本專利技術的結構面剪切試驗的結構面示意圖;圖
    10
    為本專利技術的結構面剪切蠕變試驗應變片的布置方式示意圖;

    11
    為本專利技術的結構面剪切蠕變試驗的結構面示意圖;圖
    12
    為本專利技術的剪切位移
    ?
    剪應力示意圖;圖
    13
    為本專利技術的剪切位移
    ?
    剪切面積示意圖;圖
    14
    為本專利技術的測力計曲線和應變片曲線示意圖;圖
    15
    為本專利技術的應變值

    距離曲線示意圖

    [0013]圖中標記:
    1、
    控制系統;
    2、
    框架;
    3、
    垂直加載模塊;
    4、
    水平加載模塊;
    5、
    支撐平臺;
    6、
    剪切盒模塊;
    7、
    位移測量模塊;
    8、
    數據采集模塊;
    9、
    減速機;
    10、
    螺桿;
    11、
    伺服電機;
    12、
    力傳感器;
    13、
    限位儀;
    14、
    上剪切盒;
    15、
    下剪切盒;
    16、
    試件;
    17、
    電阻應變片;
    18、
    固定壓板;
    19、
    滾軸;
    20、
    水平位移計;
    21、
    支撐板; 22、
    固定墊塊;
    23本文檔來自技高網
    ...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    1.
    一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,其特征在于,包括:操作設備
    ,
    所述操作設備包括底座(
    23
    )和位于底座(
    23
    )上方的框架(2),所述框架(2)的中部為空腔結構,所述框架(2)的上方連接有垂直加載模塊(3)

    側面連接有水平加載模塊(4);剪切盒模塊(6),所述剪切盒模塊(6)置于框架(2)的空腔結構中,用于裝載試件;所述剪切盒模塊(6)包括上剪切盒(
    14


    下剪切盒(
    15
    )和位移測量模塊(7),所述上剪切盒(
    14
    )位于下剪切盒(
    15
    )的上側,所述位移測量模塊(7)與上剪切盒(
    14
    )和下剪切盒(
    15
    )固定連接,使上剪切盒(
    14
    )與下剪切盒(
    15
    )保持間隙
    。2.
    根據權利要求1所述的巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,其特征在于,所述框架(2)側面的中部沿水平方向設置有兩個水平導套(
    24
    ),兩個水平導套(
    24
    )的一端橫向貫穿框架(2),另一端延伸進空腔結構內并共同連接有一個側向壓板(
    27
    );所述空腔結構的上方沿水平方向設置有上壓滑塊(
    26

    ,
    所述上壓滑塊(
    26
    )的兩端設置有通孔
    ,
    所述通孔內設置有豎直導柱(
    25

    。3.
    根據權利要求2所述的巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,其特征在于,所述垂直加載模塊(3)或水平加載模塊(4)包括電機

    限位儀(
    13
    )及螺桿(
    10
    ),所述螺桿(
    10
    )和限位儀(
    13
    )分別位于電機的兩端,所述螺桿(
    10
    )上固定連接有力傳感器(
    12

    。4.
    根據權利要求3所述的巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,其特征在于,所述水平加載模塊(4)的電機和限位儀(
    13
    )位于框架(2)的側面外部,水平加載模塊(4)的螺桿(
    10
    )和力傳感器(
    12
    )穿過框架(2)的側面延伸進空腔結構,且所述水平加載模塊(4)的螺桿(
    10
    )位于兩個水平導套(
    24
    )的中間,水平加載模塊(4)的力傳感器(
    12
    )與側向壓板(
    27
    )固定連接;所述垂直加載模塊(3)的電機和限位儀(
    13
    )位于框架(2)的上方,垂直加載模塊(3)的螺桿(
    10
    )和力傳感器(
    12
    )穿過框架(2)的頂部延伸進空腔結構,所述垂直加載模塊(3)的力傳感器(
    12
    )推動上壓滑塊(
    26
    )沿豎直方向伸縮
    。5.
    根據權利要求1所述的巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,其特征在于,所述上剪切盒(
    14
    )的頂部設置有滾軸(
    19
    ),所述下剪切盒(
    15
    )的側下方設置有固定壓板(
    18
    );所述上剪切盒(
    14
    )和下剪切盒(
    15
    )的前后兩側分別安裝有位移測量模塊(7);所述試件(
    16
    )內部包括結構面,所述結構面將試件(
    16
    )分為上部件和下部件;所述試件(
    16
    )的內部均勻布置有若干個電阻應變片(
    17
    )形成點陣面,所述點陣面平行于結構面或垂直于結構面
    。6.
    一種巖石抗剪強度及蠕變變形測定方法,用于權利要求
    1—5
    任意一項所述的巖石抗剪強度及蠕變變形測定裝置,其特征在于,包括:將帶有結構面的試件...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:黃國東于貴舒中文陳懷林謝江偉紀李志耿文燕
    申請(專利權)人:西南交通大學
    類型:發明
    國別省市:

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