[發明專利]一種巖石試樣體積變形測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410068145.5
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103822573A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 張希巍;馮夏庭;徐荃;楊成祥;孔瑞
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于巖石力學測試技術領域，特別是涉及一種巖石試樣體積變形測量裝置及測量方法，具體用于硬巖真三軸試驗中的巖石試樣體積變形的測量。

背景技術

現階段，通過硬巖真三軸試驗機進行巖石試樣體積變形的測量（大主應力及中主應力方向采用剛性加載，小主應力方向采用液壓油柔性加載），最常采用的是應變片配合應變式傳感器的測量方式，但是采用應變片配合應變式傳感器進行測量仍存在以下無法克服的缺點：

1、應變片具有測量局部性，應變片的變形信息只能反映巖石試樣局部的變形特征，對于巖石試樣整體變形的反應能力差。

2、應變片的變形容易受到溫度的影響，導致應變片的變形不準確，進而影響試驗結果的準確性。

3、由于應變片是直接緊貼在巖石試樣表面的，則應變片的信號傳輸導線需要穿過密封膠，在高油壓下會導致漏油現象，從而影響試驗結果的準確性。

4、應變式傳感器在使用一段時間后需要進行標定，工作量非常大，由于長期使用還會導致傳感器出現變形疲勞，造成傳感器的測量精度不高，測量穩定性差，而采用特種材料和工藝制造的傳感器，價格極其昂貴，很難推廣使用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種受溫度影響小、測量精度高、測量穩定性高、成本適中及安裝方便的巖石試樣體積變形測量裝置及測量方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種巖石試樣體積變形測量裝置，包括大主應力測量單元、中主應力測量單元及小主應力測量單元；

所述大主應力測量單元包括第一LVDT位移傳感器及第一觸針，所述第一LVDT位移傳感器通過第一傳感器支座安裝在承壓墊塊上，第一觸針通過第一觸針支座安裝在承壓墊塊上，第一觸針與第一LVDT位移傳感器的第一鐵芯相接觸；

所述中主應力測量單元包括第二LVDT位移傳感器及第二觸針，所述第二LVDT位移傳感器通過第二傳感器支座安裝在承壓墊塊上，第二觸針通過第二觸針支座安裝在承壓墊塊上，第二觸針與第二LVDT位移傳感器的第二鐵芯相接觸；

所述小主應力測量單元包括第三LVDT位移傳感器、第一支臂、第二支臂、第一磁鐵、第二磁鐵、第三磁鐵及第四磁鐵，所述第三LVDT位移傳感器安裝在第一支臂的一端，第一磁鐵固裝在第一支臂的另一端，所述第二磁鐵設置在巖石試樣前表面，第一磁鐵與第二磁鐵相對應；所述第三LVDT位移傳感器的第三鐵芯與第二支臂的一端相連接，第三磁鐵固裝在第二支臂的另一端，所述第四磁鐵設置在巖石試樣后表面，第三磁鐵與第四磁鐵相對應；

所述大主應力測量單元、中主應力測量單元及小主應力測量單元在小主應力方向上彼此之間留有安全間隙；

所述第一LVDT位移傳感器、第二LVDT位移傳感器及第三LVDT位移傳感器均通過數據傳輸線與數據采集器相連接，數據采集器與主計算機相連接。

所述第一鐵芯和第二鐵芯的外端均為圓盤形結構，第一觸針和第二觸針的觸頭端均為弧面結構。

所述數據采集器選用DOLI-EDC控制器。

采用所述的巖石試樣體積變形測量裝置的測量方法，包括如下步驟：

步驟一：通過夾具將巖石試樣和四塊承壓墊塊預裝配夾緊，對巖石試樣涂抹密封膠并安裝第二磁鐵和第四磁鐵，第二磁鐵、第四磁鐵分別位于巖石試樣的前、后表面，且第二磁鐵、第四磁鐵的中心與巖石試樣前、后表面的中心相重合，密封膠表面與第二、第四磁鐵外表面齊平；

步驟二：將涂膠完成后的巖石試樣送入烘干箱內烘干，將烘干后的巖石試樣取出，并在四塊承壓墊塊上分別安裝第一傳感器支座、第一觸針支座、第二傳感器支座及第二觸針支座；

步驟三：將第三LVDT位移傳感器安裝到第一支臂上，通過第一磁鐵與第二磁鐵相吸合，使第一支臂固定在巖石試樣前表面上方；通過第三磁鐵與第四磁鐵相吸合，使第二支臂固定在巖石試樣后表面上方，再將第二支臂與第三LVDT位移傳感器的第三鐵芯相連接；在一個承壓墊塊上設置限位銷，令第一、第二支臂緊靠在限位銷上；

步驟四：將第二LVDT位移傳感器安裝到第二傳感器支座上，將第二觸針安裝到第二觸針支座上，令第二觸針與第二LVDT位移傳感器的第二鐵芯相接觸；

步驟五：將第一LVDT位移傳感器安裝到第一傳感器支座上，將第一觸針安裝到第一觸針支座上，令第一觸針與第一LVDT位移傳感器的第一鐵芯相接觸；