[發明專利]低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置及其應用方法

在審

• 申請號: 201811488214.2
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109580378A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 曹日紅;林杭;曹平;林奇斌;孟京京;劉濤影
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

1.一種低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：本裝置包括箱體和加載頭，箱體包括箱體外殼、箱門、保溫內膽和制冷壁，保溫內膽和制冷壁依次貼合于箱體外殼的內壁，箱門鉸合于箱體外殼上，試樣的底面置于箱體外殼底面，加載頭可伸縮的連接于箱體外殼頂面對應試樣位置處，往制冷壁中注入制冷劑使箱體內降溫至設定溫度，通過加載頭給試樣施加豎向荷載對其進行力學測試。

2.如權利要求1所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述箱體外殼為金屬材料的方形結構，其一側面為開口側，其底面中心位置處有用于放置試樣的凸臺，其頂面中心位置處有用于安裝所述加載頭的安裝孔。

3.如權利要求2所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述箱門將所述箱體外殼的開口側封閉，箱體外殼開口側兩邊的側壁在近開口側處的壁厚增大，使開口側的寬度變窄。

4.如權利要求3所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述保溫內膽的頂部固定有照明燈管；所述制冷壁為有空腔側壁圍成的U型體，其開口側兩邊的側壁外端止于保溫內膽對應箱體外殼開口側的變窄位置處。

5.如權利要求4所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述制冷壁連接有穿過保溫內膽和箱體外殼側壁的制冷劑輸送管，制冷劑輸送管與制冷劑容器連通，制冷劑輸送管上安裝有調節閥，管外有保溫層。

6.如權利要求4所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述制冷壁還連接有穿過保溫內膽和箱體外殼側壁的泄壓管，泄壓管與真空箱連通，泄壓管上安裝有泄壓閥。

7.如權利要求1所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述加載頭為工字型結構，其頂板尺寸小于底板尺寸，加載頭底板限位于保溫內膽頂面的內側，箱體外殼頂面對應加載頭安裝孔處設置有密封板。

8.如權利要求1所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述箱門的中間位置處安裝有高清攝像頭，箱門內壁貼合有保溫層，保溫層內壁固定有溫控探頭。

9.如權利要求8所述的低溫環境下巖石或類巖材料力學實驗裝置，其特征在于：所述箱門的一側通過合頁鉸鏈與所述箱體外殼鉸接，另一側通過鎖銷鎖定，箱門內壁的保溫層內壁伸入箱體內壁保溫內膽的開口側中。

10.一種利用權利要求1所述的實驗裝置對試樣進行力學實驗的方法，包括以下步驟：

(1)試樣降溫

打開箱門將試樣放置于箱體外殼的底面，關上箱門，往制冷壁內注入制冷劑，監測箱體內的溫度變化，箱體內達到設定的溫度值時，減少制冷劑的輸入量；

(2)通過加載頭給試樣持續施加豎向荷載；

(3)溫度控制與泄壓

實時觀察箱體內的溫度變化，針對性的調節注入制冷壁中制冷劑的量，并配合對制冷壁內的泄壓操作，以保持箱體內的設定溫度；

(4)數據記錄與處理。