[發明專利]巖石平面應變儀

無效

• 申請號: 200710093013.8
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101173852A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 尹光志;黃滾;李東偉;王維中;張東明;魏作安
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及一種巖石力學試驗裝置，具體地說，涉及用于中硬巖石平面應變力學實驗的實驗裝置。

背景技術

由于許多巖土工程中的巖石類材料都處于平面應變應力狀態，因此，研究巖石類材料在平面應變下的變形破壞特征具有實際的工程意義，研究巖石在平面應變狀態下的變形破壞特征須要借助平面應變實驗裝置來完成。平面應變實驗裝置的原理主要是通過嚴格限制試件在一個方向上的變形，繼而觀察和測試試件在平面應變狀態下的變形和強度特性及相關的物理力學參數。目前，平面應變實驗裝置按其對某個方向上變形控制的方式主要分為兩大類，一類是被動式的剛性實驗裝置，其對某個方向變形的控制主要是通過剛性構架的剛度來進行，由于任何剛性構架本身剛度都是有限的，所以不能完全限制試件在該方向上的變形，只能近似模擬平面應變條件，其優點是結構簡單，制造容易，拆裝方便，實驗操作簡單易行。另一類是主動式，這類裝置主要通過液壓施加合適的圍壓精確控制試件在一個方向的變形從而真實地模擬平面應變條件，其缺點是構造復雜，造價昂貴，實驗程序較為繁瑣。巖石的平面應變實驗相比其他實驗更加困難，其主要原因在于實驗的精度難以得到保證，平面應變實驗的實驗誤差來源于如下幾個方面：(1)剛性加載所引起的端部效應致使應力場分布不均勻；(2)試件加工精度達不到要求；(3)試件和裝置的裝配誤差較大；(4)側限的剛度達不到要求。只要存在固體的剛性接觸，就不可避免地存在端部效應，但端部效應可以通過使用合適的潤滑劑得到有效改善或通過改變加載方式而得以基本上完全消除；試件的加工精度可以使用精度較高的機械磨床得到提高，但加工費用較高；試件和裝置的裝配誤差是平面應變實驗最大誤差源，減少裝配的環節是降低傳遞誤差的有效方法；側限的剛度可以提高側限裝置的強度和增大尺寸的方式來實現，也可以通過適當減少試件的尺寸來實現。

發明內容

本發明的目的在于簡化平面應變儀的結構，從而減小裝配誤差，最終提高實驗精度。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種巖石平面應變儀，包括液壓缸和側限裝置，液壓缸由上端蓋、缸體和底座經螺桿連接而成，缸體中部設有上下貫通的圓形內腔，該圓形內腔的底部設有承壓柱，承壓柱上放置有下壓板，下壓板上設有所述側限裝置，該側限裝置包括兩塊相對設置的側壓板，側限裝置上方設有上壓板，該上壓板和下壓板兩側安裝有傳感器，上壓板上放置萬向壓頭，該萬向壓頭的頂端與加壓活塞桿的下端相連，該加壓活塞桿的上端從所述上端蓋的中部伸出，加壓活塞桿與上端蓋之間設有密封裝置；所述缸體上徑向設有與該缸體內腔相通的引線孔，引線孔內設有密封螺桿，內腔內設有導線，該導線經密封螺桿穿出液壓缸之外；內腔內設有應變計，該應變計和所述傳感器與導線相連，液壓缸上設有油路系統，通過該油路系統向內腔內供給恒定的液壓，其改進之處在于：所述缸體的內腔的上部向內收縮形成定位臺，該定位臺位于所述承壓柱與萬向壓頭之間，定位臺的內壁上相對地設有一對平行槽，所述兩側壓板分別放入該兩平行槽內，這樣，由兩側壓板、定位臺和液壓缸壁一起構成側限裝置，來限制被測試件在側向方向上的變形；兩側壓板中一塊較厚，另一塊較薄，厚側壓板外側與平行槽的底面靠緊，薄側壓板的外側設有互鎖的固定楔塊和活動楔塊，活動楔塊的外側與平行槽的底面靠緊，固定楔塊位于該側壓板和活動楔塊之間，設置兩側壓板和互鎖的固定楔塊和活動楔塊的目的在于安裝的方便，安裝時，先將試件及其粘連在一起的側壓板、上下壓板整體小心放入液壓缸，再將活動楔塊敲入與互鎖的固定楔塊齊平，保證試件側向約束是均勻的和緊密的；所述傳感器由金屬片、應變計及基板組成，應變計安裝在金屬片上，金屬片和基板經螺桿安裝在兩側壓板的兩側，由傳感器來測試實驗過程中試件在圍壓測向方向的變形，其原理是在具有良好線彈性性質的金屬片上粘貼應變計并接成全橋，用標準彈性試件標定后就可以作為一種測量變形的精密傳感器。

本發明針對平面應變實驗當中最大可能產生誤差的環節，加以改進，通過設計計算，將缸體的內腔的上部向內收縮形成定位臺，兩側壓板放入定位臺的平行槽內，由側壓板和定位臺以及液壓缸缸壁一起形成側限裝置，從而將側限裝置和液壓缸融為一體，這樣，一方面使裝置的結構更為緊湊；另一方面通過簡化裝配環節，降低實驗誤差，從而提高實驗精度。

為了安裝拆卸和實驗操作的方便，上述上端蓋的下部設有空腔，該空腔與所述內腔相通，空腔內安裝有所述萬向壓頭，所述內腔的上端設有臺階。