[發明專利]巖石試樣邊界內變形測量組件、方法及真三軸試驗裝置

在審

• 申請號: 201811353480.4
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109307619A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 朱維申;李邦翔;薛翊國;林春金;虞松;楊磊;吳冠男
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發明公開了巖石試樣邊界內變形測量組件、方法及真三軸試驗裝置，它解決了現有技術中試驗試樣測量容易受到邊界效應影響的問題，具有測量精度高的有益效果，其方案如下：一種巖石試樣邊界內變形測量組件，包括設于試樣的若干固定支座，固定支座支撐位移傳感器以測量多個方向的試樣變形量，且在試樣表面固定支座內側還設有用于測定最小主應力方向試樣變形量的中心位移傳感器，中心位移傳感器的設置方向為柔性加載方向，位移傳感器的設置方向為剛性加載方向。

技術領域

本發明涉及巖石力學測試領域，特別是涉及巖石試樣邊界內變形測量組件、方法及真三軸試驗裝置。

背景技術

真三軸試驗是巖土工程學科中的重要研究手段，通過真三軸試驗可以模擬地下巖體真實應力環境，獲取真三軸應力狀態下巖體的力學與物理特性，而試件體積變形是反應巖體力學特性的重要參數。Mogi式巖石真三軸儀(其大主應力與中主應力采用剛性加載，最小主應力采用柔性加載)是目前應用較廣的一種真三軸儀，該類型真三軸儀常采用的體積變形測量方法有兩種：應變片直接測量與位移傳感器間接測量，但這兩種測量方式均存在無法克服的缺點。

應變片具有測量局部性的缺點，只能反應巖石局部的變形特性；同時，應變片測量有效性只限于巖體彈性變形階段，當局部發生塑性變形或開裂時，應變片易從試件表面脫落，使測量點數據失效；應變片測量數據受溫度影響較大，溫度波動會導致變形數據失真；采用應變片測量變形需提前在試件上粘貼應變片，使得前期準備工作繁瑣。

而位移傳感器間接測量通常是將位移傳感器固定在相對的兩塊加載壓板上，通過測量壓板間距離的改變來反應試件變形情況，這種測量方式所測得的數據與試件實際變形相差較大，首先，在加載過程中，隨著荷載增大，剛性加載板也被壓縮，測量數據中包含了部分剛性壓板的變形；并且，在剛性加載板與試件的接觸面上存在摩擦力，會對試件靠近邊界的區域產生較大的端部摩擦效應，抑制試件邊界處的變形。

因此，需要對一種巖石試樣邊界內變形測量組件進行新的研究設計。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種巖石試樣邊界內變形測量組件，可消除邊界效應影響，測量精度高，成本適中，實施便捷。

一種巖石試樣邊界內變形測量組件的具體方案如下：

一種巖石試樣邊界內變形測量組件，包括設于試樣表面的若干固定支座，固定支座支撐位移傳感器以測量多個方向的試樣變形量，且在試樣表面固定支座內側還設有用于測定最小主應力方向試樣變形量的中心位移傳感器，中心位移傳感器的設置方向為柔性加載方向，位移傳感器的設置方向為剛性加載方向。

上述的變形測量組件，通過固定支座支撐位移傳感器，可實現剛性加載方向位移變形的直接測量，通過中心位移傳感器的設置，可實現柔性加載方向位移變形的直接測量，測量數據更為準確地反映試樣的真實變形情況。

進一步地，所述固定支座包括若干第一支撐件，第一支撐件的一側設置若干第二支撐件，第一支撐件、第二支撐件支撐所述的位移傳感器，第一支撐件的設置方向與第二支撐件的設置方向相互垂直；固定支座設置位置遠離試樣的邊界，降低邊界效應對測量數據的影響。因試樣的四個側面采用剛性加載板加載剛性荷載，前后兩個面采用液壓油加載柔性荷載，因此，所述固定支座均固定于試樣的柔性加在面。中心位移傳感器的測量方向與試樣柔性加載面垂直，實現最小主應力方向位移變形測量。

進一步地，所述中心位移傳感器與固定支架連接，固定支架設于所述試樣的一側，固定支架距離試樣柔性加載面有設定距離；

或者，所述位移傳感器、中心位移傳感器分別與數據采集器連接，通過控制器儲存和記錄數據，控制器優選工控機。

進一步地，所述第一支撐件包括兩組間隔設定距離設置第一支撐座，兩組第一支撐座相互平行設置，第一支撐座與所述的試樣固定，通過兩組第一支撐座固定所述位移傳感器中第一位移傳感器以測定最大主應力方向變形測量；