[發明專利]測試腐蝕蠕變條件下錨固巖體內外變形特征的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010175822.9
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111189698B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 胡江春;王紅芳;李鵬飛;魯家濠;管毅;李德威;孫路革;馮賀;李銳;孫光林;李曉芬;趙兵
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N1/28;G01N1/36;G01N1/44
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

1.一種測試腐蝕蠕變條件下錨固巖體內外變形特征的裝置，其特征在于：包括測試錨固巖體化學腐蝕用的模擬裝置以及檢測裝置，所述模擬裝置包括用于盛放試樣以及錨桿（4）的試樣模具、用于固定試樣的圍壓板（2）以及用于導入酸性腐蝕溶液的酸溶液導管（3）；檢測裝置包括應變片（5）、電阻應變儀（6）、數據采集裝置（8）以及數據處理裝置（7），所述應變片（5）預埋在試樣內部以及錨桿（4）上，且應變片（5）與電阻應變儀（6）連接，電阻應變儀（6）、數據采集裝置（8）均與數據處理裝置（7）連接；

所述酸溶液導管（3）垂直插入在試樣內部以及錨桿（4）的上方；

通過對錨桿（4）和試樣的不同位置、不同程度地進行腐蝕，使試樣性能劣化，然后將試樣放在蠕變試驗機對性能逐漸劣化的試樣進行蠕變試驗；

在試樣表面噴涂散斑圖，利用數據采集裝置（8）對試樣表面的散斑圖進行全程拍攝，實現試塊表面應變的全斷面測量；所述數據處理裝置（7）根據電阻應變儀（6）測量的應變特征信息生成應變隨時間變化的數據曲線圖，數據處理裝置（7）根據擬合的數據曲線圖的特征以及對該散斑圖的后期處理，測試出化學腐蝕-蠕變條件下試樣內外的變形特征；

其方法，包括以下步驟：

S1：將巖石相似材料按照預定的比例要求配制成試樣，并攪拌均勻，在配制試樣的同時，在錨桿（4）上均勻涂抹錨固劑，然后在錨桿（4）上以及試樣內部預埋應變片（5），并利用導線將應變片（5）與電阻應變儀（6）連接起來；

S2：將步驟S1中攪拌均勻的試樣分次倒入試樣模具中；

S3：在錨桿（4）上方以及試樣內部垂直插入酸溶液導管（3）；

S4：將步驟S3中制作好的試樣模具放在常溫狀態下濕護12-48h，之后將試樣模具脫除，并將脫模后的試樣放入恒溫養護箱以60-80C°養護36-72h；

S5：在步驟S4中養護好的試樣的左右兩側以及背面加上圍壓板（2），試樣左右兩側的圍壓板（2）通過螺絲（10）緊固、試樣背面的圍壓板（2）通過螺母與錨桿（4）旋緊；

S6：在步驟S5中的試樣正面的錨桿（4）上加上墊片（9）并利用螺母固定；

S7：在酸溶液導管（3）中加入酸溶液對步驟S6中的試樣進行腐蝕，然后在試樣表面噴涂散斑圖，并通過數據采集裝置（8）對散斑圖進行采集；

S8：將電阻應變儀（6）、數據采集裝置（8）與數據處理裝置（7）組裝好，并進行調試；

S9：將步驟S7中的試樣放在蠕變試驗機中進行恒力加載試驗，利用提前預埋好的應變片（5）對試樣內部的應變現象進行檢測，并通過電阻應變儀（6）以及數據處理裝置（7）處理，得出應變隨時間變化的數據曲線圖；

S10：在蠕變試驗機開始工作時，利用數據采集裝置（8）對試樣表面的散斑圖進行采集，根據擬合的數據曲線圖像特征以及對該散斑圖的后期處理，測試化學腐蝕-蠕變條件下試樣內外的變形特征。

2.根據權利要求1所述的測試腐蝕蠕變條件下錨固巖體內外變形特征的裝置，其特征在于：所述試樣模具的前后兩個側壁上分別對應開設有與錨桿（4）相匹配的穿孔Ⅰ，錨桿（4）的兩端分別穿過相對應的穿孔Ⅰ并通過螺母固定。

3.根據權利要求2所述的測試腐蝕蠕變條件下錨固巖體內外變形特征的裝置，其特征在于：所述試樣模具同一側壁上的穿孔Ⅰ的數量均為5個，其中有2個穿孔Ⅰ位于側壁的下部1/4處、且水平對稱設置，有1個穿孔Ⅰ位于側壁的中心處，剩余2個穿孔Ⅰ位于側壁的上部3/4處、且水平對稱設置。

4.根據權利要求1或3所述的測試腐蝕蠕變條件下錨固巖體內外變形特征的裝置，其特征在于：所述圍壓板（2）固定在試樣的左右兩側以及背面，且位于試樣左右兩側的圍壓板（2）上設有用于穿入螺絲（10）的孔洞，以固定試樣以及圍壓板（2）自身，位于試樣背面的圍壓板（2）上開設有與錨桿（4）相匹配的穿孔Ⅲ。

5.根據權利要求4所述的測試腐蝕蠕變條件下錨固巖體內外變形特征的裝置，其特征在于：所述錨桿（4）的一端穿過試樣背面圍壓板（2）上的穿孔Ⅲ并通過螺母固定、另一端位于試樣的正面且與所連接的螺母之間設有墊片（9）。