[發明專利]一種微型單軸巖石試驗機

無效

• 申請號: 201110260512.8
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102435506A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 馮增朝;趙東;馬玉林;王彥琪;郭紅強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/16
• 分類號: G01N3/16;G01N3/06
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術領域

本發明屬于巖石力學與巖石實驗領域，涉及一種顯微CT實時觀測的微型單軸巖石試驗機。

背景技術

目前的巖石材料試驗機大多數是大型的單軸或三軸試驗機，試驗使用的標準試件的尺寸為φ50mm×100mm。這些試驗機由電動機驅動蝸輪蝸桿減速機，再通過同步齒形皮帶傳動兩根絲杠帶動移動橫梁升降。這類試驗機可以完成常規的巖石單軸壓縮試驗或三軸壓縮試驗，進而測定巖石的單軸抗壓強度或三軸抗壓強度等力學參數。

巖石在加壓過程中，隨著垂直壓力或水平壓力的逐漸增大，巖石內部將逐漸地發生破裂，使得巖石試件的強度逐漸下降，最后直至巖石破壞。進行巖石的力學特征研究，就是根據常規巖石試驗機測得的試件壓力與位移量的關系，推斷巖石的破壞過程。在巖石破壞的發展過程中，裂縫的產生、擴展和貫通起著關鍵性作用。

近年來，國內外的巖石力學研究者為了深入研究巖石的破壞過程，通常采用照相手段來觀測巖石在加載過程中裂隙的擴展狀況。隨著CT技術的發展，人們試圖將CT掃描技術應用于巖石破壞過程的研究。即：在巖石加載的同時進行CT掃描，觀測巖石內部裂隙的衍生-擴展過程。但由于常規巖石試驗機設備龐大，無法利用CT設備實時觀測巖石試件破裂的過程。通常只能將加載后的試件從試驗機中取下掃描，然后再將試件裝入試驗機加載、掃描，反復進行。不僅不能反映巖石連續加載變形過程，而且操作麻煩。另外，在反復加載、卸載、移動過程中，容易導致試件受到不必要的損傷。其次，現有的試驗機使用的標準試件尺寸大，CT掃描時放大系數小，看不到微裂隙。現有技術尚無一種能夠進行微小試件加載的巖石試驗機。

發明內容

本發明就是針對現有巖石材料試驗機的不足，而設計的一種可以測試較小巖石試件，并且可以結合顯微CT達到實時觀測巖石破壞過程的微型單軸巖石試驗機。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種微型單軸巖石試驗機，其特征在于：所述試驗機包括：機體、壓力顯示儀表，以及由推進螺桿、位移刻度盤、下楔形體、上楔形體、力傳感器、復位彈簧組成的手動加載裝置，由試件筒和壓力鋼柱、球面墊、頂部預緊螺桿組成的試樣放置裝置；所述試件筒與所述機體的上部螺紋連接，所述推進螺桿由所述機體下部的一側穿入機體下內腔，所述推進螺桿與所述機體螺紋連接，在位于所述機體下內腔的所述推進螺桿一端安裝所述下楔形體，所述上楔形體與所述下楔形體楔形面接觸，所述上楔形體的上平面與所述力傳感器接觸，在位于機體上內腔的所述力傳感器上端面與所述的機體之間設置所述復位彈簧，所述力傳感器與所述壓力鋼柱螺紋連接，所述壓力鋼柱與所述試件筒滑動配合，試件放置在所述壓力鋼柱的上端，試件上面設有所述球面墊，并用頂部預緊螺桿緊固，所述力傳感器通過數據線與所述壓力顯示儀表連接。

本發明與現有的試驗機相比，由于體積小，可以同時測量巖石的變形量與承受的載荷大小，可以完成連續加載條件下的CT掃描，不僅避免了試件重復加載過程，而且借助CT掃描機對試件進行掃描時，可以觀測巖石內部裂隙的衍生-擴展過程，對促進巖石力學領域由宏觀到微觀的研究，提供了一種能夠進行微小試件加載的巖石試驗機。

附圖說明

圖1是一種微型單軸巖石試驗機的總體結構示意圖。

圖2是一種微型單軸巖石試驗機的工作原理示意圖。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

具體實施方式

如圖1所示，一種微型單軸巖石試驗機，包括：機體12、壓力顯示儀表14，以及由推進螺桿11、位移刻度盤10、下楔形體9、上楔形體8、力傳感器7、復位彈簧6組成的手動加載裝置，由試件筒4和壓力鋼柱5、球面墊2、頂部預緊螺桿1組成的試樣放置裝置；所述試件筒4與所述機體12的上部螺紋連接，所述推進螺桿11由所述機體12下部的一側穿入機體下內腔12-2，推進螺桿11與所述機體12螺紋連接，在位于所述機體下內腔12-2的所述推進螺桿11一端安裝所述下楔形體9，所述上楔形體8與所述下楔形體9楔形面接觸，所述上楔形體8的上平面與所述力傳感器7接觸，在位于機體上內腔12-1的所述力傳感器7上端面與所述機體之間設置復位彈簧6，所述力傳感器7與所述壓力鋼柱5的下端螺紋連接，所述壓力鋼柱5與所述試件筒4滑動配合，試件3放置在所述壓力鋼柱5的上端，試件3上面設有所述球面墊2，并用頂部預緊螺桿1緊固，所述力傳感器7通過數據線13與所述壓力顯示儀表14連接。

本發明的試件放置及加載過程是：