[實(shí)用新型]巖石體積變形測(cè)量傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220410403.X
• 申請(qǐng)日: 2012-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202710408U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建鋒;謝和平;徐進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/06
• 分類號(hào): G01N3/06;G01B21/00;G01B21/32
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;馬新民

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于巖石性能測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)巖石試件體積變形進(jìn)行定量測(cè)試的器具。

背景技術(shù)

現(xiàn)有巖石試件的體積變形是利用安裝在巖石試件上的縱向和橫向引伸計(jì)，或貼在巖石試件表面的縱向和橫向應(yīng)變片，分別測(cè)量其兩個(gè)方向的應(yīng)變后，再根據(jù)公式計(jì)算出巖石的體積變形。然而，上述測(cè)量器具和方法只適用于小變形的硬巖，而對(duì)于可發(fā)生大變形的軟巖則無(wú)法測(cè)量，且上述測(cè)量器具和方法測(cè)得的僅是巖石中部橫截面對(duì)應(yīng)的變形，并不是巖石的真實(shí)的體積變形。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種巖石體積變形測(cè)量傳感器，以便能獲得巖石試件在試驗(yàn)過(guò)程中體積變形的全過(guò)程數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確測(cè)量出巖石真實(shí)的體積變形。

本實(shí)用新型所述巖石體積變形測(cè)量傳感器，包括測(cè)量油缸、活塞、活塞桿、位移傳感器和輸油主管路；活塞位于測(cè)量油缸內(nèi)，將測(cè)量油缸分為第一腔室和第二腔室，第一腔室設(shè)置有與輸油主管路連接的第一輸油支管，第二腔室設(shè)置有與輸油主管路連接的第二輸油支管，輸油主管路與第一輸油支管的接頭和第二輸油支管的接頭之間設(shè)置有截止閥；活塞桿為兩根，兩活塞桿的一端分別與活塞兩端面的中心部位固連，且它們的中心線與活塞的中心線重合，兩活塞桿的另一端分別從測(cè)量油缸兩端的端蓋伸出；位移傳感器安裝在測(cè)量油缸的外側(cè)壁上，其位移測(cè)量桿的自由端通過(guò)連接件與位于輸油主管路出口端的活塞桿連接。

本實(shí)用新型所述的巖石體積變形測(cè)量傳感器，其活塞桿的長(zhǎng)度應(yīng)大于測(cè)量油缸的長(zhǎng)度，以滿足測(cè)量的需要。

本實(shí)用新型所述的巖石體積變形測(cè)量傳感器，其連接件優(yōu)選兩端設(shè)置有連接孔的桿件或條形板。

本實(shí)用新型所述巖石體積變形測(cè)量傳感器的使用方法：

①將巖石試件安裝在三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的三軸壓力室內(nèi)的試樣臺(tái)上，將所述巖石體積變形測(cè)量傳感器的輸油主管路出口端與所述三軸壓力室的輸油管連接，將所述巖石體積變形測(cè)量傳感器的輸油主管路進(jìn)口端與供油油箱連接，將所述巖石體積變形測(cè)量傳感器的位移傳感器的信號(hào)輸出接口與三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)連接；

②開(kāi)啟所述輸油主管路上設(shè)置的截止閥，使測(cè)量油缸的第一腔室、第二腔室及三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的三軸壓力室充滿油液；

③根據(jù)初步估算的巖石試件可能發(fā)生的最大體積膨脹變形，操作未與位移測(cè)量桿連接的活塞桿，將活塞調(diào)至能夠測(cè)量巖石試件可能發(fā)生的最大體積膨脹變形相對(duì)應(yīng)的位置，然后關(guān)閉輸油主管路上設(shè)置的截止閥；

④測(cè)量巖石試件的壓縮體積變形時(shí)，測(cè)量油缸靠近輸油主管路出口端的腔室中的油液連續(xù)輸入三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的三軸壓力室內(nèi)，致使活塞向輸油主管路的出口端運(yùn)動(dòng)、與活塞連接的活塞桿帶動(dòng)位移傳感器的位移測(cè)量桿向活塞運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)，在位移測(cè)量桿運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，位移傳感器向三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)輸送位移測(cè)量桿運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的電信號(hào)，三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)將接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理，記錄并顯示巖石的壓縮體積變形；

⑤測(cè)量巖石試件的膨脹體積變形時(shí)，三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的三軸壓力室內(nèi)的油液連續(xù)輸入測(cè)量油缸靠近輸油主管路出口端的腔室中，致使活塞向輸油主管路的進(jìn)口端運(yùn)動(dòng)、與活塞連接的活塞桿帶動(dòng)位移傳感器的位移測(cè)量桿向活塞運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)，在位移測(cè)量桿運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，位移傳感器向三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)輸送位移測(cè)量桿運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的電信號(hào)，三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)將接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理，記錄并顯示巖石的膨脹體積變形。

從上述方法可以看出，當(dāng)巖石試件發(fā)生壓縮體積變形時(shí)，將導(dǎo)致測(cè)量油缸靠近輸油主管路出口端的腔室中的油液減少，從而使靠近輸油主管路出口端的腔室體積減小，當(dāng)巖石試件發(fā)生膨脹體積變形時(shí)，將導(dǎo)致測(cè)量油缸靠近輸油主管路出口端的腔室中的油液增加，從而使靠近輸油主管路出口端的腔室體積增大，而測(cè)量油缸靠近輸油主管路出口端腔室體積減小值減去三軸壓力試驗(yàn)機(jī)加載立柱壓入三軸壓力室內(nèi)的體積變化值則為巖石試件發(fā)生壓縮體積變形的體積變形值，測(cè)量油缸靠近輸油主管路出口端腔室體積增加值減去三軸壓力試驗(yàn)機(jī)加載立柱壓入三軸壓力室內(nèi)的體積變化值則為巖石試件發(fā)生膨脹體積變形的體積變形值。根據(jù)上述機(jī)理進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)并在三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)安裝所述軟件，三軸壓力試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)即可根據(jù)位移測(cè)量桿運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的電信號(hào)記錄并顯示巖石的壓縮體積變形和膨脹體積變形。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、本實(shí)用新型為巖石試件體積變形的測(cè)量提供了一種與現(xiàn)有技術(shù)不同構(gòu)思的新測(cè)量?jī)x器，此種傳感器與三軸壓力試驗(yàn)機(jī)配合使用，可以得到巖石試件在被施壓過(guò)程中體積變形的全過(guò)程數(shù)據(jù)及巖石試件的真實(shí)體積變形。