[發明專利]一種冷縮型夾板式巖石圍壓模擬裝置及其標定調整方法

有效

• 申請號: 202010204562.3
• 申請日: 2020-03-21
• 公開（公告）號: CN111175142B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張魁;劉海成;劉艷玲;彭賜彩;何仕海;郭龍
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種冷縮型夾板式巖石圍壓模擬裝置的標定調整方法，該裝置包括加載板、鎖緊螺桿、集熱導熱塊、加熱元件、壓力測試紙和墊片式壓力傳感器；所述加載板對稱設置于巖石試樣塊的待加載側面；所述加載板的左右兩端利用所述鎖緊螺桿進行緊固；所述集熱導熱塊與所述鎖緊螺桿接觸；所述加熱元件插入所述集熱導熱塊內，用于將所述鎖緊螺桿加熱至給定理論加熱溫度；所述集熱導熱塊的熱量傳導至所述鎖緊螺桿使得所述鎖緊螺桿伸長而旋進螺母，所述鎖緊螺桿冷卻后收縮以拉緊所述加載板，使得所述加載板向所述巖石試樣塊的待加載側面施加圍壓；所述巖石試樣塊的待加載側面與所述加載板之間設置有所述壓力測試紙，所述加載板與所述螺母之間設置有所述墊片式壓力傳感器；所述標定調整方法特征在于：

步驟一：單側圍壓加載方向上的預安裝；給定室溫T₀下，利用所述鎖緊螺桿緊固相互正對的所述一對加載板，將位于其中一個圍壓加載方向上的所述巖石試樣塊的待加載側面用所述加載板可靠夾持，所述鎖緊螺桿的預緊力給定為F_t0；

步驟二：單側圍壓加載方向上的圍壓預加載；將所述鎖緊螺桿加熱至給定理論加熱溫度T，再擰緊所有所述螺母至給定預緊力F_t0；當所述鎖緊螺桿冷卻至室溫T₀后，所述鎖緊螺桿冷縮產生的拉力分別作用于一對第一側板或一對第二側板；

步驟三：圍壓預加載精度判斷；從如下兩個維度來評判：

維度一：圍壓預加載均勻程度；測試獲得壓力測試紙上測試區域內各測試網格對應的壓力讀數值的修正值樣本，當所述樣本的總體標準偏差σ_P不大于總體標準偏差的判斷閾值[σ_P]時，則認定圍壓預加載均勻；

維度二：圍壓加載幅值水平的接近程度；當Y向實測圍壓值σ′_y相對于預設圍壓σ₀的相對誤差e_P不大于誤差的判斷閾值[e_P]時，則認定圍壓預加載幅值水平達到預設圍壓σ₀的幅值水平；

記錄圍壓預加載裝配工藝參數；

維度一與維度二均滿足時，則認定該圍壓加載方向上的圍壓模擬精度滿足試驗要求，將圍壓預加載裝配工藝參數標記為該圍壓加載方向上的最終裝配工藝參數，并進入步驟五；否則：

如果維度一滿足，但維度二不滿足，則進入步驟4-1；

如果維度一不滿足，但實測拉力值F₁、F₂、F₃、F₄、F₅和F₆的總體標準偏差σ_F大于判斷閾值[σ_F]，則進入步驟4-2；

如果維度一不滿足，但實測拉力值F₁、F₂、F₃、F₄、F₅和F₆的總體標準偏差σ_F不大于判斷閾值[σ_F]時，則進入步驟4-3；

步驟五：單側圍壓加載方向上的正式安裝與加載；根據最終裝配工藝參數，參考步驟一和步驟二，完成冷縮型夾板式巖石圍壓模擬裝置在該圍壓加載方向上的正式安裝與加載；當達到圍壓模擬的方向數要求時，則轉入后續的切削試驗環節；否則，在步驟五的基礎上，轉入步驟一，繼續完成冷縮型夾板式巖石圍壓模擬裝置在另一單側圍壓加載方向上的預安裝；

步驟四：調整環節；包括如下可選的步驟：

步驟4-1：根據預設圍壓σ₀的相對誤差e_P正負符號，以溫度間隔量ΔT逐次降低/增加理論加熱溫度T，其余參考圍壓預加載裝配工藝參數，再重復執行步驟一至步驟三，直至將預設圍壓σ₀的相對誤差e_P降至相對最優值；

步驟4-2：以間隔量ΔF逐次降低/增加各所述鎖緊螺桿的預緊力F_t0，其余參考圍壓預加載裝配工藝參數，再重復執行步驟一至步驟三，直至將各所述鎖緊螺桿實測拉力值F₁、F₂、F₃、F₄、F₅和F₆的總體標準偏差σ_F降至相對最優值；

步驟4-3：借助工程經驗、理論分析和仿真分析的手段，提高并校核所述加載板的剛強度，直至總體標準偏差σ_P降至相對最優值。