[發明專利]一種磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210058932.6
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114563342A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 鐘振;徐從強;李博;張豐收;伍法權;胡云進;丁建行;孟醒
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N19/02
• 代理公司: 浙江僑悅專利代理有限公司 33470
• 代理人: 林燕

本發明提供一種磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗裝置及方法，通過分體式上、下磁性軸力推桿的內置線圈產生相互排斥的電磁力，促使上、下磁性軸力推桿相互分離，不直接接觸，從而消除試驗裝置自身的摩擦阻力；且可根據試樣所受圍壓的大小，調節上、下磁性軸力推桿之間所產生的電磁斥力，平衡其在圍壓腔室內所受到的法向圍壓，使磁性軸力推桿可以耐受高圍壓而不被壓彎，該裝置能夠有效降低試驗裝置自身摩阻力和受壓變形帶來的影響，進而開展高圍壓下的巖石摩擦滑動試驗，精確獲取斷層或斷層泥的摩擦參數，本發明提供了一種測試準確的磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗裝置及方法。

技術領域

本發明涉及巖石摩擦實驗技術領域，具體為一種磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗裝置及方法。

背景技術

研究表明，地層的穩定性通常由已有的斷層或斷裂控制，因此，準確確定斷層或斷裂的抗剪強度及穩定性成為探索地震動力學和保障巖體工程建設安全的關鍵。室內試驗是研究斷層(斷層泥)摩擦力學性質的重要手段，室內試驗通常通過開展巖石直剪試驗，確定現場所鉆取試樣的摩擦強度及摩擦穩定性。

而在進行巖石摩擦直剪試驗的時候，由于試驗裝置本身自帶的摩擦阻力，導致難以直接測定斷層(斷層泥)的真實摩擦強度，嚴重制約著巖石摩擦實驗力學的發展。除此之外，另一個阻礙巖石摩擦直剪試驗技術進展的是試驗裝置的變形，為了模擬地層中的高壓環境，巖石摩擦直剪試驗中通常需要施加高圍壓(≥100MPa)，在高圍壓下試驗裝置會發生彎曲變形進而影響試驗的正常進行。

綜上，為了更準確的測定斷層(斷層泥)的摩擦強度，確有必要提供一種可以消除試驗裝置自身摩擦阻力且能耐受高圍壓的巖石摩擦直剪試驗裝置。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種測試準確的磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗裝置及方法，解決了上述背景技術中提出的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗裝置，包括試樣夾持器，所述試樣夾持器兩側設有滑動腔，所述試樣夾持器內設有試樣腔室，所述試樣腔室連接有第一壓力泵，所述試樣腔室內設有上試樣和下試樣，所述上試樣和下試樣外包裹有耐壓膠套，所述上試樣和下試樣的兩端均連接有磁性軸力推桿，所述磁性軸力推桿內置有線圈，所述線圈通過導線連接裝置連接有電磁控制器，上下相鄰的所述磁性軸力推桿通過線圈產生相互排斥的力以使得磁性軸力推桿之間懸浮分離，消除相互之間的摩擦力并平衡其在試樣腔室內所受到的法向圍壓，使磁性軸力推桿可以耐受高圍壓而不被壓彎，所述磁性軸力推桿滑動連接在滑動腔內且在端部設有驅動磁性軸力推桿左右移動的軸壓組件。

優選的，所述電磁控制器連接有電腦。

優選的，所述軸壓組件包括活塞腔，所述活塞腔連接有第二壓力泵，所述活塞腔內滑動設有活塞，所述活塞連接磁性軸力推桿的端部。

優選的，所述活塞上設有與電腦連接的位移傳感器。

優選的，所述滑動腔和活塞腔內均設有隔磁定位擋板。

優選的，所述試樣腔室內的上下兩側設置有隔水擋板，所述磁性軸力推桿抵在隔水擋板上。

優選的，所述活塞外端設有隔磁涂料。

一種磁懸浮分體式巖石摩擦直剪試驗方法，包括如下步驟，

(1)將上試樣和下試樣疊合形成一個試樣；

(2)用耐壓膠套包裹試樣，并將試樣裝入試樣夾持器內的試樣腔室；