[發(fā)明專利]低溫環(huán)境下巖石或類巖材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811488214.2 | 申請日: | 2018-12-06 |
| 公開(公告)號: | CN109580378A | 公開(公告)日: | 2019-04-05 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 曹日紅;林杭;曹平;林奇斌;孟京京;劉濤影 | 申請(專利權(quán))人: | 中南大學(xué) |
| 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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001 | 代理人: | 鄧淑紅 |
| 地址: | 410083 湖南*** | 國省代碼: | 湖南;43 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 箱體外殼 低溫環(huán)境 加載頭 制冷壁 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 巖石 保溫內(nèi)膽 底面 箱門 脆性 制冷劑 材料試樣 可伸縮的 力學(xué)測試 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 裂紋擴(kuò)展 流變實(shí)驗(yàn) 試樣位置 樹脂材料 豎向荷載 直接測試 裂隙 樹脂類 加載 內(nèi)壁 貼合 觀測 施加 測試 應(yīng)用 表現(xiàn) | ||
本發(fā)明公開了一種低溫環(huán)境下巖石或類巖材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,包括箱體和加載頭,箱體包括箱體外殼、箱門、保溫內(nèi)膽和制冷壁,保溫內(nèi)膽和制冷壁依次貼合于箱體外殼的內(nèi)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(yīng)試樣位置處,往制冷壁中注入制冷劑使箱體內(nèi)降溫至設(shè)定溫度,通過加載頭給試樣施加豎向荷載對其進(jìn)行力學(xué)測試,完成試樣在低溫環(huán)境下的直接測試。可以實(shí)現(xiàn)巖石在低溫環(huán)境下的各項(xiàng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試,如循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)和流變實(shí)驗(yàn)。樹脂材料在低溫下才可表現(xiàn)為明顯的脆性,所以本裝置也能實(shí)現(xiàn)裂隙樹脂類巖材料試樣的裂紋擴(kuò)展觀測。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種巖石或類巖材料力學(xué)參數(shù)測試設(shè)備,特別是涉及一種低溫環(huán)境下巖石或類巖材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)
巖石力學(xué)性質(zhì)是巖體工程穩(wěn)定性的主要控制因素,巖石力學(xué)性質(zhì)同樣也受到外界環(huán)境的影響。比如寒區(qū)高陡巖質(zhì)邊坡工程當(dāng)中,巖石在低溫環(huán)境下內(nèi)部的礦物晶粒將會出現(xiàn)不同程度的收縮,這也使得其力學(xué)性質(zhì)從細(xì)觀角度發(fā)生變化。
常規(guī)的巖石力學(xué)測試設(shè)備一般只能測試常溫或高溫下的巖石力學(xué)性質(zhì),對于低溫環(huán)境下的巖石力學(xué)性質(zhì)不便于直接測試。同時,為了研究巖石內(nèi)部三維裂紋擴(kuò)展問題,許多學(xué)者采用樹脂材料制作裂隙試樣,但是樹脂材料只有在-10度左右方可呈現(xiàn)出明顯的脆性,因而需要其他的輔助設(shè)備才能完成測試。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測試準(zhǔn)確可靠,可有效解決目前一般實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)難以直接實(shí)現(xiàn)的低溫測試環(huán)境下巖石或類巖材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)輔助裝置及其應(yīng)用方法。
本發(fā)明提供的這種低溫環(huán)境下巖石或類巖材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,包括箱體和加載頭,箱體包括箱體外殼、箱門、保溫內(nèi)膽和制冷壁,保溫內(nèi)膽和制冷壁依次貼合于箱體外殼的內(nèi)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(yīng)試樣位置處,往制冷壁中注入制冷劑使箱體內(nèi)降溫至設(shè)定溫度,通過加載頭給試樣施加豎向荷載對其進(jìn)行力學(xué)測試。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述箱體外殼為金屬材料的方形結(jié)構(gòu),其一側(cè)面為開口側(cè),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。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述箱門將所述箱體外殼的開口側(cè)封閉,箱體外殼開口側(cè)兩邊的側(cè)壁在近開口側(cè)處的壁厚增大,使開口側(cè)的寬度變窄。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述保溫內(nèi)膽的頂部固定有照明燈管;所述制冷壁為有空腔側(cè)壁圍成的U型體,其開口側(cè)兩邊的側(cè)壁外端止于保溫內(nèi)膽對應(yīng)箱體外殼開口側(cè)的變窄位置處。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述制冷壁連接有穿過保溫內(nèi)膽和箱體外殼側(cè)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(diào)節(jié)閥,管外有保溫層。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述制冷壁還連接有穿過保溫內(nèi)膽和箱體外殼側(cè)壁的泄壓管,泄壓管與真空箱連通,泄壓管上安裝有泄壓閥。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述加載頭為工字型結(jié)構(gòu),其頂板尺寸小于底板尺寸,加載頭底板限位于保溫內(nèi)膽頂面的內(nèi)側(cè),箱體外殼頂面對應(yīng)加載頭安裝孔處設(shè)置有密封板。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述箱門的中間位置處安裝有高清攝像頭,箱門內(nèi)壁貼合有保溫層,保溫層內(nèi)壁固定有溫控探頭。
上述技術(shù)方案的一種實(shí)施方式中,所述箱門的一側(cè)通過合頁鉸鏈與所述箱體外殼鉸接,另一側(cè)通過鎖銷鎖定,箱門內(nèi)壁的保溫層內(nèi)壁伸入箱體內(nèi)壁保溫內(nèi)膽的開口側(cè)中。
利用上述技術(shù)方案對試樣進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guān)上箱門,往制冷壁內(nèi)注入制冷劑,監(jiān)測箱體內(nèi)的溫度變化,箱體內(nèi)達(dá)到設(shè)定的溫度值時,減少制冷劑的輸入量;
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