[發(fā)明專利]剛性承壓板中心孔法伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310311268.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN103344495A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李維樹;周火明;鐘作武;李會(huì)中;葉圣生;黃正加;羅小杰;鄧爭(zhēng)榮;吳相超;韓軍;楊宜;張正清;郭喜峰;劉洋;周密
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖體力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于現(xiàn)場(chǎng)巖體變形、巖體載荷試驗(yàn)裝置，特別涉及一種剛性承壓板中心孔法伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

目前現(xiàn)場(chǎng)巖體變形試驗(yàn)，一般有剛性和柔性承壓板法兩種，其中剛性承壓板法只能測(cè)量巖體表面變形，柔性中心孔承壓板法可以同時(shí)測(cè)量表面和深部巖體變形。柔性承壓板法的液壓枕受到加工水平限制，試驗(yàn)應(yīng)力一般在10MPa內(nèi)，剛性承壓板法常規(guī)應(yīng)力水平≤20MPa，在高地應(yīng)力條件下，由于應(yīng)力的強(qiáng)烈釋放引起巖體表面卸荷松弛，常規(guī)的剛性和柔性承壓板法以及柔性中心孔承壓板法試驗(yàn)設(shè)備和方法難以滿足試驗(yàn)要求。無(wú)論是剛性和柔性承壓板法或者柔性中心孔承壓板法，都不能進(jìn)行自動(dòng)伺服及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，使試驗(yàn)成果偏差大，資料處理煩瑣。

因此，如需要開展深部巖體變形試驗(yàn)，進(jìn)行高應(yīng)力加載，剛性承壓板法巖體變形試驗(yàn)和柔性中心孔法巖體變形試驗(yàn)，難以滿足試驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種剛性承壓板中心孔法伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)裝置，通過傳力疊板、剛性承壓板能夠完成高應(yīng)力加載巖體變形試驗(yàn)，獲得巖體表面變形測(cè)量，通過壓力傳感器伺服控制加壓，并動(dòng)伺服采集變形數(shù)據(jù)，獲得準(zhǔn)確的巖體變形和強(qiáng)度參數(shù)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)方法，在測(cè)量得到巖體表面變形數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過剛性承壓板中心孔法將傳力裝置設(shè)有的中心孔與鉆孔連通，在鉆孔不同深度安裝位移錨頭進(jìn)行深部巖體變形測(cè)試，進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄采集變形、壓力并形成圖表，從而解決極高應(yīng)力條件下深部巖體變形試驗(yàn)設(shè)備問題。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明提供了一種剛性承壓板中心孔法伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)裝置，包括傳力裝置：千斤頂、傳力柱、傳力疊板、承壓板、連通孔；表面變形測(cè)量裝置：承壓板上設(shè)置位移傳感器，巖體表面設(shè)置位移傳感器，主要是伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)裝置由載荷控制裝置、變形測(cè)量裝置、傳力裝置、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成；

其中，載荷控制裝置為液壓管將電動(dòng)油泵、壓力控制器、壓力變換器、控制閥、穩(wěn)壓器、壓力傳感器和千斤頂連接，數(shù)據(jù)線將壓力傳感器、壓力控制器、壓力變換器和計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)加載、卸載及穩(wěn)壓；

其中，傳力裝置為千斤頂上端與傳力柱接觸，傳力柱上端還設(shè)置有頂板，頂板與洞頂接觸，千斤頂下端與傳力疊板接觸，傳力疊板下端還設(shè)置有承壓板，承壓板與巖體表面接觸，承壓板與傳力疊板中心設(shè)有連通孔；

變形測(cè)量裝置包括表面變形測(cè)量和深部變形測(cè)量裝置：

其中，深部變形測(cè)量裝置：巖體鉆孔內(nèi)設(shè)置測(cè)桿，位移傳感器一端與測(cè)架相連，另一端接測(cè)頭，并與測(cè)桿上錨頭連接；

所述連通孔與鉆孔相連接；

其中，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)：巖體表面、巖體鉆孔內(nèi)位移傳感器和壓力傳感器通過數(shù)據(jù)線分別與采集控制儀和計(jì)算機(jī)連接。

所述傳力疊板為二塊或二塊以上鋼板組成，且傳力疊板中上面板塊尺寸大于下面板塊尺寸。

所述傳力疊板上均布二個(gè)或二個(gè)以上千斤頂，千斤頂之間并聯(lián)連接，且千斤頂上方傳力柱設(shè)置個(gè)數(shù)與千斤頂設(shè)置個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)。

一種剛性承壓板中心孔法伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)方法，伺服控制深部巖體變形試驗(yàn)方法步驟如下：

(一)傳力裝置將多個(gè)千斤頂組合的出力通過傳力疊板傳遞給承壓板，承壓板將應(yīng)力傳遞給巖體試驗(yàn)面，千斤頂上方由多組傳力柱通過頂板將力傳遞至平洞頂；

(二)千斤頂下方傳力疊板、承壓板中心設(shè)有連通孔，并與巖體上的鉆孔相連接，即通過剛性承壓板中心孔將位移傳感器通過測(cè)桿與鉆孔中不同深度的錨頭連接，進(jìn)行深部巖體變形測(cè)量；

(三)壓力傳感器通過液壓管一端與穩(wěn)壓器連接，一端與千斤頂相連，壓力傳感器通過數(shù)據(jù)線與采集控制儀連接，壓力控制器一端與穩(wěn)壓器相連，一端與電動(dòng)油泵相連，通過數(shù)據(jù)線分別與壓力傳感器、采集控制儀和電動(dòng)油泵相連，由計(jì)算機(jī)通過采集控制儀測(cè)量和控制載荷裝置的液壓。

(四)多點(diǎn)位移傳感器分別安裝于承壓板、巖體表面，進(jìn)行表面巖體變形測(cè)量；

(五)通過數(shù)據(jù)線將多點(diǎn)位移傳感器、壓力傳感器與采集控制儀和計(jì)算機(jī)連接，實(shí)時(shí)采集記錄巖體的變形、試驗(yàn)壓力、實(shí)時(shí)形成可視圖表，并對(duì)壓力進(jìn)行伺服控制。

本發(fā)明的有益效果是：