[發明專利]巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統及方法

在審

• 申請號: 202011285934.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112505090A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 趙瑜;寧麟;畢靖;王超林;沈明軒;鄧小江;羅云凡;趙厚發;鄧琨耀;譚智勇;蒲源源;陳結
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明提供一種巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統及方法，系統包括控制模塊、測量裝置；控制系統包括位移傳感器、加熱裝置、位移傳遞棒、測溫熱電偶、爐壁、頂蓋；控制模塊與位移傳感器、加熱裝置、測溫熱電偶信號相連用于測量巖樣的軸向及徑向熱膨脹率；巖樣設置于爐壁中間，爐壁上方設置有頂蓋，加熱裝置布設于爐壁面向巖樣一側，測溫熱電偶貫穿頂蓋；爐壁徑向布置有位移傳感器，且頂蓋也縱向布置有位移傳感器；部分位移傳遞棒一端與巖樣緊密接觸，另一端穿過加熱裝置與爐壁與位移傳感器連接；另一部分位移傳遞棒一端與巖樣緊密接觸另一端穿過頂蓋與位移傳感器連接。該系統可用于測量巖樣在不同溫度下的軸向及徑向熱膨脹率，結構簡單。

技術領域

本發明屬于巖石熱膨脹檢測技術領域，具體涉及一種巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統及方法。

背景技術

隨著埋深的增加，地層溫度也不斷增高，在地鐵采用盾構法施工區間，隨著深度增加刀盤與巖層間溫度極高。在實踐中，巖土工程不斷地涉及到熱固耦合問題，考慮在不同溫度作用下巖石的力學性能變化規律就顯得極為重要，而巖石的熱膨脹系數該規律研究中的重要參數。

然而，成巖是一個極為復雜過程，巖石為多種礦物集合而成的非均質體，巖石的熱膨脹系數也常常表現為各向異性。目前用來測試熱膨脹系數的裝置，大部分不適用于測量巖石的熱膨脹系數，有的采用非接觸測量方法，利用光學信號測量，原理復雜；有的儀器使用，需要兩個試樣進行對比，人為誤差大。另外，不能夠實現自動化測量，在一定程度上降低了巖石熱膨脹系數的測量效率和加大了人力的浪費。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統，該系統可用于測量巖樣在不同溫度下的軸向及徑向熱膨脹率，且設計簡單。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統，包括控制模塊、測量裝置；

所述控制系統包括位移傳感器、加熱裝置、位移傳遞棒、測溫熱電偶、爐壁、頂蓋；其中，所述控制模塊與所述位移傳感器、加熱裝置、測溫熱電偶均信號相連用于測量巖樣的軸向及徑向熱膨脹率；

所述巖樣設置于所述爐壁中間，所述爐壁上方設置有所述頂蓋，所述加熱裝置布設于所述爐壁面向所述巖樣一側，所述測溫熱電偶貫穿所述頂蓋；

所述爐壁徑向布置有所述位移傳感器，且所述頂蓋也縱向布置有所述位移傳感器；

部分所述位移傳遞棒一端與所述巖樣緊密接觸，另一端穿過所述加熱裝置與所述爐壁與所述位移傳感器連接；另一部分所述位移傳遞棒一端與所述巖樣緊密接觸另一端穿過所述頂蓋與所述位移傳感器連接。

進一步地，還包括底座，所述爐壁可拆卸設置于所述底座上。

進一步地，所述位移傳感器為容柵位移傳感器。

進一步地，所述爐壁與所述頂蓋通過螺栓連接。

進一步地，所述位移傳感器包括固定桿、尺身、讀數裝置、固定裝置；其中，

所述固定裝置用于通過所述固定桿將所述位移傳感器縱向固定在所述爐壁和/或所述頂蓋上，所述尺身與位移傳遞棒連接，所述讀數裝置量轉化為數值信息實時傳遞給控制模塊。

進一步地，所述加熱裝置為均勻布置的電熱絲。

進一步地，所述加熱裝置通過所述控制模塊控制升溫或降溫。

進一步地，所述控制模塊通過以下公式得到巖樣的軸向及徑向熱膨脹率：