【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及巖石試驗，具體的，涉及一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、目前，巖石試驗裝置是專門用于對巖石進行各種基本特性測定的設(shè)備，能夠模擬不同的工程條件和環(huán)境，以便對巖石的物理力學(xué)性質(zhì)進行深入研究。
2、現(xiàn)有巖石試驗裝置在巖石力學(xué)特性研究中發(fā)揮著重要作用，然而，其在實際應(yīng)用過程中仍存在諸多不足，首先，傳統(tǒng)裝置在巖石夾持與加載方面往往依賴手動操作或單一的機械結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，導(dǎo)致試驗過程中的誤差較大，重復(fù)性和準(zhǔn)確性有待提高。這不僅增加了人力成本，還限制了試驗的高效順暢進行，影響了科研人員對巖石力學(xué)特性的深入研究。其次，現(xiàn)有裝置在數(shù)據(jù)處理與分析方面也存在明顯短板。許多設(shè)備缺乏先進的預(yù)處理技術(shù)，如濾波去噪、圖像增強等，導(dǎo)致掃描數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不足，可靠性欠佳。同時，數(shù)據(jù)分析功能相對單一，難以提供全面、深入的巖石力學(xué)特性研究支持，如應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系分析、破壞模式識別等，這限制了科研人員對巖石力學(xué)特性的全面理解和準(zhǔn)確把握。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提出一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置及系統(tǒng)，解決了相關(guān)技術(shù)中的試驗效果不佳問題。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置及系統(tǒng)，包括底座、固定機構(gòu)以及試驗裝置，所述固定機構(gòu)安裝在所述底座的頂部，所述試驗裝置安裝在所述固定機構(gòu)的內(nèi)部；
3、所述試驗裝置包括四個開合門、兩個抬升桿、若干個溫度控制器、若干個移動氣缸，所述固定機構(gòu)的內(nèi)部通過銷軸轉(zhuǎn)動安裝有四個圓周均布
4、所述固定機構(gòu)的內(nèi)部安裝有若干個圓周均布的溫度控制器，所述固定機構(gòu)的內(nèi)部安裝有若干個圓周均布的移動氣缸，所述移動氣缸的輸出端安裝有移動軸，所述移動軸的一端安裝有掃描儀。
5、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述壓力板的內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)動電機，所述轉(zhuǎn)動電機的輸出端安裝有主動傘齒輪，所述壓力板的內(nèi)部轉(zhuǎn)動安裝有四個圓周均布的傳動絲桿，所述傳動絲桿的一端安裝有隨動傘齒輪，四個所述隨動傘齒輪均與所述主動傘齒輪相嚙合，所述壓力板的底部固定連接有八個圓周均布的限位桿，所述傳動絲桿與兩個所述限位桿的外周面上共同活動套設(shè)有滑動板。
6、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述滑動板的底部固定連接有連接框，所述連接框的內(nèi)部滑動裝配有夾持板，所述夾持板與所述連接框上共同連接有連接彈簧，所述連接彈簧的兩端均安裝有阻尼器。
7、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述固定機構(gòu)包括四個側(cè)連接桿、控制線纜和外接線纜，四個所述側(cè)連接桿對稱布置的設(shè)置在所述底座的頂部，所述控制線纜和所述外接線纜安裝在所述底座的內(nèi)部，所述控制線纜和所述外接線纜與設(shè)備內(nèi)部的電氣設(shè)備電性連接，四個所述側(cè)連接桿的頂部共同連接有頂蓋。
8、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，四個所述開合門通過銷軸轉(zhuǎn)動安裝在四個所述側(cè)連接桿的內(nèi)部，其中四個所述滑動氣缸安裝在四個所述側(cè)接桿的一側(cè)。
9、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，兩個所述連接板的一側(cè)均連接有連接管。
10、一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置的系統(tǒng)：
11、s1：試驗準(zhǔn)備階段
12、s11：樣本制備：根據(jù)試驗需求，從采集的巖石中制備出符合要求的樣本，樣本的形狀、尺寸和精度需滿足試驗標(biāo)準(zhǔn)；
13、s12：設(shè)備檢查：檢查試驗裝置的所有部件，包括開合門、氣缸、電機、傳感器、掃描儀和溫度控制器，確保它們處于良好工作狀態(tài)；
14、s13：樣本放置：打開開合門，將制備好的巖石樣本放置在指定的位置上，確保樣本穩(wěn)定且易于固定；
15、s2：樣本固定階段
16、s21：初步固定：啟動對應(yīng)的滑動氣缸，驅(qū)動壓力板對巖石的兩端進行初步頂接固定，通過側(cè)接桿輔助滑動，確保頂接過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；
17、s22：夾持固定：啟動轉(zhuǎn)動電機，通過傘齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動傳動絲桿旋轉(zhuǎn)，進而帶動滑動板和連接框移動；連接框內(nèi)的夾持板對巖石的四邊進行固定連接，通過連接彈簧和阻尼器防止硬接觸；
18、s3：掃描與數(shù)據(jù)采集階段
19、s31：位置調(diào)整：根據(jù)試驗需求，通過移動氣缸調(diào)整掃描儀的位置，使其能夠準(zhǔn)確掃描到巖石樣本的指定區(qū)域；
20、s32：施加壓力：啟動滑動氣缸對巖石進行頂壓，模擬真實的地質(zhì)應(yīng)力狀態(tài)，同時，通過溫度控制器調(diào)節(jié)設(shè)備溫度；
21、s33：掃描與記錄：在施加壓力的過程中，啟動掃描儀對巖石樣本進行掃描；掃描數(shù)據(jù)將實時采集并記錄下來，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析；
22、s4：位置轉(zhuǎn)換與多場加載階段
23、s41：位置轉(zhuǎn)換：如果需要測量巖石樣本的其他受壓位置，首先啟動新位置的滑動氣缸進行初步固定，然后反轉(zhuǎn)原本夾持位置的轉(zhuǎn)動電機使夾持板分離，并收回原本位置的滑動氣缸；
24、s42：多場加載：根據(jù)試驗需求，可以調(diào)整氣缸壓力、電機轉(zhuǎn)速等參數(shù)，對巖石樣本施加不同的應(yīng)力場和溫度場組合；在每個加載條件下重復(fù)掃描與數(shù)據(jù)采集階段；
25、s5：試驗結(jié)束與后續(xù)處理階段
26、s51：停止操作：完成所有測量后，停止所有氣缸、電機和掃描儀的操作；
27、s52：樣本取出：打開開合門，取出已完成測量的巖石樣本；
28、s53：設(shè)備清洗與維護：啟動抬升氣缸將連接板與試驗裝置分離，然后對設(shè)備進行清洗和維護以確保其長期穩(wěn)定運行；
29、s54：數(shù)據(jù)處理與分析：對采集到的掃描數(shù)據(jù)進行處理和分析以獲取巖石的力學(xué)特性和變形規(guī)律信息。
30、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述步驟s54中的數(shù)據(jù)處理與分析，其具體步驟如下：
31、s541：采用數(shù)據(jù)預(yù)處理算法
32、s5411：濾波去噪：
33、采用高斯濾波、中值濾波等濾波算法對掃描數(shù)據(jù)進行去噪處理，以消除掃描過程中產(chǎn)生的噪聲和干擾；
34、s542：圖像增強：
35、使用直方圖均衡化、對比度拉伸等方法對掃描圖像進行增強處理，提高圖像的清晰度和對比度，便于后續(xù)的特征提取和識別；
36、s5421：邊緣檢測：
37、采用sobel算子、canny邊緣檢測等算法檢測掃描圖像中的巖石邊緣，為后續(xù)的幾何形狀分析和變形測量提供基礎(chǔ)；
38、s5422：幾何形狀分析：
39、對檢測到的巖石邊緣進行幾何形狀分析，計算巖石的周長、面積、長寬比特征參數(shù)，以評估巖石的變形情況；
40、s5423：裂紋識別與量化：
41、采用形態(tài)學(xué)操本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，包括底座（10）、固定機構(gòu)（1）以及試驗裝置（2），所述固定機構(gòu)（1）安裝在所述底座（10）的頂部，所述試驗裝置（2）安裝在所述固定機構(gòu)（1）的內(nèi)部；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，所述壓力板（254）的內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)動電機（26），所述轉(zhuǎn)動電機（26）的輸出端安裝有主動傘齒輪（261），所述壓力板（254）的內(nèi)部轉(zhuǎn)動安裝有四個圓周均布的傳動絲桿（271），所述傳動絲桿（271）的一端安裝有隨動傘齒輪（27），四個所述隨動傘齒輪（27）均與所述主動傘齒輪（261）相嚙合，所述壓力板（254）的底部固定連接有八個圓周均布的限位桿（272），所述傳動絲桿（271）與兩個所述限位桿（272）的外周面上共同活動套設(shè)有滑動板（273）。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，所述滑動板（273）的底部固定連接有連接框（274），所述連接框（274）的內(nèi)部滑動裝配有夾持板（277），所述夾持板（277）與所述連接框（274）上共同連接有連接彈簧
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，所述固定機構(gòu)（1）包括四個側(cè)連接桿（11）、控制線纜（13）和外接線纜（14），四個所述側(cè)連接桿（11）對稱布置的設(shè)置在所述底座（10）的頂部，所述控制線纜（13）和所述外接線纜（14）安裝在所述底座（10）的內(nèi)部，所述控制線纜（13）和所述外接線纜（14）與設(shè)備內(nèi)部的電氣設(shè)備電性連接，四個所述側(cè)連接桿（11）的頂部共同連接有頂蓋（12）。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，四個所述開合門（21）通過銷軸轉(zhuǎn)動安裝在四個所述側(cè)連接桿（11）的內(nèi)部，其中四個所述滑動氣缸（25）安裝在四個所述側(cè)接桿（253）的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，兩個所述連接板（222）的一側(cè)均連接有連接管（231）。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置的系統(tǒng)，其特征在于，S1：試驗準(zhǔn)備階段
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟S54中的數(shù)據(jù)處理與分析，其具體步驟如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，包括底座（10）、固定機構(gòu)（1）以及試驗裝置（2），所述固定機構(gòu)（1）安裝在所述底座（10）的頂部，所述試驗裝置（2）安裝在所述固定機構(gòu)（1）的內(nèi)部；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，所述壓力板（254）的內(nèi)部安裝有轉(zhuǎn)動電機（26），所述轉(zhuǎn)動電機（26）的輸出端安裝有主動傘齒輪（261），所述壓力板（254）的內(nèi)部轉(zhuǎn)動安裝有四個圓周均布的傳動絲桿（271），所述傳動絲桿（271）的一端安裝有隨動傘齒輪（27），四個所述隨動傘齒輪（27）均與所述主動傘齒輪（261）相嚙合，所述壓力板（254）的底部固定連接有八個圓周均布的限位桿（272），所述傳動絲桿（271）與兩個所述限位桿（272）的外周面上共同活動套設(shè)有滑動板（273）。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種巖石真三軸原位多場加載試驗裝置，其特征在于，所述滑動板（273）的底部固定連接有連接框（274），所述連接框（274）的內(nèi)部滑動裝配有夾持板（277），所述夾持板（277）與所述連接框（274）上共同連接有連接彈簧（275），所述連接彈簧（275）的兩端均安裝有阻尼器（27...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂城，張霄，鄧濤，周平，秦幼林，楊宇翮，
申請(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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