[發明專利]一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置

有效

• 申請號: 201710231786.1
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106989997B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 祁生文;黃曉林;鄭博文;郭松峰;鄒宇;詹志發;汪沖浪
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

1.一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置，其特征在于，包括反力加載框架、巖樣約束裝置和超聲波測試系統，所述反力加載框架包括橫梁(1)、立柱(2)、橫梁反力軸(3)、千斤頂加載軸(10)、液壓千斤頂(11)、液壓表(12)、加壓手柄(13)和基座(14)，巖樣約束裝置包括金屬筒(6)和螺栓(7)，超聲波測試系統包括發射換能器(4)、接收換能器(9)和超聲波測試儀(15)，所述立柱(2)分別與橫梁(1)和基座(14)通過螺帽連接，所述液壓千斤頂(11)放置在基座(14)的中心位置，二者通過兩端的螺栓連接；液壓表(12)安裝在液壓千斤頂(11)的一側，液壓千斤頂(11)上頂面安裝有千斤頂加載軸(10)，金屬筒(6)上部分外表面加工有一周測量上半部分巖樣(5)旋轉角度的凹槽刻度標尺，刻度均勻分布，主刻度間隔20°；金屬筒(6)下部分加工四個對稱分布的螺紋孔，通過擰緊螺栓(7)可有效固定下半部分巖樣(8)；發射換能器(4)抵接橫梁反力軸(3)和上半部分巖樣(5)，接收換能器(9)抵接千斤頂加載軸(10)和下半部分巖樣(8)；橫梁反力軸(3)、發射換能器(4)、上半部分巖樣(5)、下半部分巖樣(8)、接收換能器(9)和千斤頂加載軸(10)的軸線重合。

2.如權利要求1所述的一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置，其特征在于，所述發射換能器(4)和接收換能器(9)均由圓柱形高強度合金鋼外殼、壓電陶瓷片、底面蓋板組成；兩個換能器的壓電陶瓷片的自振頻率相同，放置在圓柱形外殼端部的圓柱形凹槽里面，然后通過底面蓋板密封；圓柱形外殼內部加工有引線倒出孔，側壁加工有引線導出端子，圓柱形外殼的另一端面也加工有圓柱形凹槽；凹槽的內徑略大于橫梁反力軸和千斤頂加載軸(10)的直徑。

3.如權利要求1所述的一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置，其特征在于，所述橫梁(1)、立柱(2)、橫梁反力軸(3)和基座(14)均由高強度合金鋼加工而成。

4.如權利要求1所述的一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置，其特征在于，所述橫梁(1)為以正方形為底面的長方體，其兩端附近加工有兩個對稱分布的穿透圓柱孔，其中部與橫梁反力軸(3)焊接；橫梁反力軸(3)為短圓柱體，其底面直徑與橫梁(1)的寬度相同；所述立柱(2)的數量為兩根，均為圓柱體，其主體直徑與橫梁(1)的寬度相同，其兩端處加工成螺紋結構，螺紋段的直徑 略小于橫梁(1)兩端圓柱孔的直徑；基座(14)兩側對稱加工兩個穿透的圓柱孔，其直徑與橫梁(1)兩端圓柱孔的直徑相同；基座(14)上兩圓柱孔間的距離與橫梁(1)兩端圓柱孔間的距離相同。

5.如權利要求1所述的一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置，其特征在于，所述立柱(2)與橫梁(1)和基座(14)之間通過螺帽連接，在基座(14)的兩立柱(2)之間加工有對稱分布的兩小圓柱形穿透螺紋孔，其中心與立柱(2)處的大圓柱形螺紋孔的中心保持在同一條直線上，基座(14)和液壓千斤頂(11)通過設定在兩個小圓柱形螺紋孔的螺栓連接。

6.如權利要求1所述的一種間接測量粗糙結構面動態剛度的裝置，其特征在于，所述金屬筒(6)由高強度合金鋼加工而成，其厚度為1-2cm，其高度為待測巖體試件高度的2/3，其內徑略大于待測巖體試件的直徑；金屬筒(6)下端附近加工有四個對稱分布的圓柱形穿透螺紋孔。