[發明專利]一種自動控制擾動次數的蠕變實驗系統

在審

• 申請號: 201811189966.9
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109238851A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 于永江;張國寧;張偉
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種自動控制擾動次數的蠕變實驗系統，包括流變儀支架，流變儀支架豎直部分左端中上部分別與壓桿和折返氏杠桿固定端相連，且折返氏杠桿位于壓桿下端，所述壓桿頂部設置有擾動加載系統，壓桿底端與折返氏杠桿之間設置有支點，所述折返氏杠桿自由端底部設置有壓力傳感器，壓力傳感器輸出端與便攜式數字記錄儀相連，壓力傳感器底端設置有三軸壓力室，且三軸壓力室設置在流變儀支架水平部分頂部，所述壓桿自由端通過連桿連接有砝碼盤，本發明蠕變實驗系統，在實驗過程中通過時間繼電器能夠精準的控制擾動時間，并且能夠通過擾動加載系統自動施加擾動載荷，大大的提高了實驗的精準度。

技術領域

本發明屬于蠕變試驗系統技術領域，具體涉及一種自動控制擾動次數的蠕變實驗系統。

背景技術

隨著各類地下工程的興建及礦山深部硐室的建設，處于長期穩定蠕變狀態的巖體易受爆破等動力擾動影響誘發巖體產生損傷乃至失穩，造成重大災害，甚至人員傷亡。擾動流變耦合作用使得巖石難以在穩定蠕變階段長時間存在，導致巖石損傷甚至破壞。現有的擾動蠕變動實驗裝置需要人為進行擾動加載，這就導致了產生的擾動大小受到限制，作用到試樣中的擾動載荷較小，難以對高應力載荷條件下蠕變擾動進行分析；其次對擾動加載時間控制不夠準確，難以對時間因素進行定量分析。

發明內容

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種自動控制擾動次數的蠕變實驗系統，包括流變儀支架，流變儀支架豎直部分左端中上部分別與壓桿和折返氏杠桿固定端相連，且折返氏杠桿位于壓桿下端，所述壓桿頂部設置有擾動加載系統，壓桿底端與折返氏杠桿之間設置有支點，所述折返氏杠桿自由端底部設置有壓力傳感器，壓力傳感器輸出端與便攜式數字記錄儀相連，壓力傳感器底端設置有三軸壓力室，且三軸壓力室設置在流變儀支架水平部分頂部，所述壓桿自由端通過連桿連接有砝碼盤。

所述擾動加載系統包括擾動支架，擾動支架前端設置有牽引電磁鐵缸體，牽引電磁鐵缸體內設置有牽引桿，牽引桿底端設置有貫穿牽引電磁鐵缸體底部的沖擊桿，所述牽引電磁鐵缸體、牽引桿和沖擊桿組成牽引電磁鐵，所述沖擊桿底端通過鋼絲繩連接有重錘，所述牽引電磁鐵缸體通過導線與過載保護裝置相連，過載保護裝置通過導線與時間繼電器相連。

所述三軸壓力室包括缸體，所述缸體底部設置有下壓頭，下壓頭頂部設置有巖石試件，巖石試件頂部設置有上壓頭，所述上壓頭和下壓頭中部設置有通孔，所述上壓頭頂部設置有短壓桿，所述缸體頂部設置有蓋板，所述缸體頂部外壁螺接有保護蓋，且保護蓋螺紋孔孔底與蓋板頂部緊密貼合，所述短壓桿同時貫穿蓋板和保護蓋，所述缸體側壁設置有充氣口，充氣口通過不銹鋼金屬軟管與氣泵連接，所述三軸壓力室通過短壓桿頂部與壓力傳感器壓頭相連。

所述支點包括墊塊和圓錐體，所述墊塊頂部設置有圓錐體。

所述充氣口設置為沉頭孔式充氣口，大端內徑設置為8mm，小端內徑設置為3mm。

所述折返氏杠桿擴力比為1:50。

一種自動控制擾動次數的蠕變實驗系統的使用方法，包括以下步驟，

步驟1，通過上壓頭和下壓頭固定巖石試件置于三軸壓力室內，同時短壓桿穿過蓋板和保護蓋與固定在折返氏杠桿自由端底部的壓力傳感器壓頭接觸，壓桿和折返氏杠桿通過可調節的支點連接；

步驟2，實驗時，首先通過壓桿和折返氏杠桿自重給巖石試件施加一個很小的軸向力，然后通過氣泵將空氣通過不銹鋼金屬軟管和充氣口泵送至三軸壓力室內，觀察不銹鋼金屬軟管管路上的數字式壓力表的值，達到實驗要求圍壓值后氣泵停止工作，待圍壓穩定后開始施加軸向載荷，通過增加砝碼盤中的砝碼來施加多級載荷；

步驟3，通過增加砝碼盤中的砝碼施加第一級載荷，施加第一級載荷后經過24小時，巖石試件進入穩定蠕變狀態，通過調節時間繼電器控制牽引電磁鐵拖動重錘改變擾動次數，定時時間擾動24小時，觀察巖石試件的蠕變狀態；