[實(shí)用新型]孔下三軸壓縮?側(cè)向靜載荷?扭轉(zhuǎn)巖土體測試機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720639987.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN206740536U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟達(dá);鄭夢雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京雷雨達(dá)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/10
• 分類號(hào): G01N3/10;G01N3/22;G01N3/24;G01N1/04
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及地質(zhì)勘探領(lǐng)域，特別是涉及一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)地下原位巖土體側(cè)向靜載荷、扭轉(zhuǎn)及原位巖土體三軸壓縮實(shí)驗(yàn)的孔下原位強(qiáng)度測試機(jī)器人。

背景技術(shù)

巖土體的原位測試強(qiáng)度參數(shù)與室內(nèi)試驗(yàn)強(qiáng)度參數(shù)的傳統(tǒng)方法比較起來具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：

1)可以在擬建場地進(jìn)行巖土體孔下原位測試，無需取樣，避免了因取樣由于擾動(dòng)帶來的一系列問題，如原狀巖土樣擾動(dòng)及含水量變化等問題；

2)原位測試所涉及的巖土尺寸教室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可以大些，因而更能反映巖土體的宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)巖土體的力學(xué)性質(zhì)的影響。

原位測試工作主要是在結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)之前的巖土體工程勘察階段進(jìn)行的，必須獲得巖土的物理力學(xué)參數(shù)，提供給設(shè)計(jì)部門作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此，必須做到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定，才會(huì)使設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全可靠，進(jìn)而確保生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

目前，土體的原位測試實(shí)驗(yàn)包括在地面上的靜載荷實(shí)驗(yàn)、剪切實(shí)驗(yàn)以及大剪實(shí)驗(yàn)等；和鉆孔下的十字剪切實(shí)驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、靜力觸探、動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)等。

巖體的實(shí)驗(yàn)主要有巖體變形實(shí)驗(yàn)、巖體強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、巖體聲波探測(包括硐室圍巖松動(dòng)圈的聲波測試、聲波測井、圍巖分類的聲波測試)、路基沉降實(shí)驗(yàn)、圍巖收斂變形實(shí)驗(yàn)、硐室的工程地質(zhì)展示圖等。

巖體在外荷載或者卸荷作用下的破壞方式一般為剪破壞和拉張破壞，其中剪切破壞占大多數(shù)。因此，巖體破壞的本質(zhì)就是剪切破壞和拉張破壞強(qiáng)度，巖體強(qiáng)度的原位測試主要是測得巖體的剪切和拉張強(qiáng)度。目前采用的原位地面實(shí)驗(yàn)，可以測得巖體的摩擦角c和內(nèi)聚力值，c、值是巖體強(qiáng)度的重要指標(biāo)，它代表著巖體抵抗剪切破壞的性能。

巖體結(jié)構(gòu)單元是由巖塊(塊狀、板狀的，完整或者碎裂)、結(jié)構(gòu)面(軟弱 結(jié)構(gòu)面、堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面)以及充填物等組成，由于各種結(jié)構(gòu)面的發(fā)育和分布的不均勻性，使其變形性質(zhì)比巖石變形復(fù)雜得多，因而巖體的變形不能由巖石的變形所表述，必須通過巖體變形實(shí)驗(yàn)測定其變形指標(biāo)。巖體變形實(shí)驗(yàn)是為測定巖體在一定的載荷作用或者卸荷作用下變形特性指標(biāo)而進(jìn)行的巖體現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)測定巖體的變形模量、彈性模量以及變形系數(shù)等巖石工程中不可缺少的巖體力學(xué)參數(shù)。該試驗(yàn)可以得到巖體的變形模量和彈性模量。

巖體的物理力學(xué)參數(shù)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如果得不到準(zhǔn)確值，對(duì)任何巖體工程的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、變形驗(yàn)算、穩(wěn)定性，就得不到精確的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，所以大多數(shù)的工程規(guī)范都有安全系數(shù)來增大安全的保障。對(duì)于煤礦工程，涉及到巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，要明確測得巷道圍巖的力學(xué)參數(shù)，來保證支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)造價(jià)和工期；松動(dòng)圈的擴(kuò)展速度、范圍及擴(kuò)展規(guī)律等；圍巖在卸荷狀態(tài)下數(shù)值模擬，也要精確得到圍巖各層巖體的力學(xué)參數(shù)才能得到理想的結(jié)果。

巖體原位測試是在現(xiàn)場制備試件模擬工程作用對(duì)巖體施加外荷載，進(jìn)而求取巖體力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)方法，是巖土工程勘察的重要手段之一。巖體原位測試的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)巖體擾動(dòng)小，盡可能地保持了巖體的天然結(jié)構(gòu)和環(huán)境狀態(tài)，使測出的巖體力學(xué)參數(shù)直觀、準(zhǔn)確。

目前，巖體的原位測試一般是采用多個(gè)獨(dú)立的設(shè)備分別進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，再根據(jù)不同設(shè)備的測試數(shù)據(jù)得到相關(guān)測試結(jié)果，該方式導(dǎo)致測試過程繁瑣冗長，缺少實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的智能測試機(jī)器人。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是要提供一種可進(jìn)行孔下巖土體原位三軸壓縮-側(cè)向靜載荷-扭轉(zhuǎn)巖土體的孔下原位巖土強(qiáng)度測試的機(jī)器人。

特別地，本實(shí)用新型提供孔下三軸壓縮-側(cè)向靜載荷-扭轉(zhuǎn)巖土體測試機(jī)器人，包括提供安裝空間的機(jī)架，所述機(jī)架上安裝有：

側(cè)向?qū)嶒?yàn)部，安裝在所述機(jī)架的上部，包括固定在所述機(jī)架軸線上的固定管，和活動(dòng)套在固定管外部的旋轉(zhuǎn)筒，和可徑向移動(dòng)地安裝在所述旋轉(zhuǎn)筒圓周的多個(gè)弧形的反力板，安裝在所述反力板和所述旋轉(zhuǎn)筒之間的徑向動(dòng)力裝置，以及驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)筒和所述反力板同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置；

垂直實(shí)驗(yàn)部，固定在所述機(jī)架的下部，包括垂直向下切削巖土的切削裝置，以及位于所述切削裝置內(nèi)部對(duì)切削的巖土進(jìn)行三軸壓力測試的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置；

測試單元，通過測量元件獲取所述側(cè)向?qū)嶒?yàn)部和所述垂直實(shí)驗(yàn)部的測量數(shù)據(jù)，并通過線纜輸送至位于地面的數(shù)據(jù)主機(jī)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)筒的徑向上設(shè)置有固定架，所述固定架的頂部和底部分別設(shè)置有垂直于所述旋轉(zhuǎn)筒的滑軌，所述反力板通過設(shè)置在上下兩端處的滑塊卡在所述滑軌上。