CN102621288B

CN102621288B - 用于岩样试件实验的试件盒总成

Info

Publication number: CN102621288B
Application number: CN201210093439.4A
Authority: CN
Inventors: 何满潮; 刘冬桥; 杨军; 贾雪娜; 韩巧云
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN102621288A

Abstract

本发明提供了一种用于岩样试件实验的试件盒总成，包括由12条棱组成的用于装载岩样试件的长方体形或者正方体形框架和6块压板，6块压板分别对应于框架的6个窗口，每块压板包括压板本体，压板本体的朝向框架内部的平面为加载面，与加载面相反的另一面为抵接面，压板的加载面的尺寸小于框架的窗口尺寸，每块压板的四周中点位置各延伸有一个挂接耳柄，压板通过挂接耳柄及限位件挂接到框架上。本发明中的6块压板，在模拟岩样试件实验设备的配合下能够向岩样试件加载一向或两向或者三向静应力及扰动载荷，能够辅助完成针对岩样试件的多种实验。

Description

用于岩样试件实验的试件盒总成

技术领域

本发明涉及深部矿山工程岩体力学和岩土工程研究领域，特别涉及一种用于岩样试件实验的试件盒总成。

背景技术

随着矿山、水利水电、铁路(公路)交通隧道等岩土工程向深部发展，岩爆作为一种深部矿井中一种非常危险的灾害现象，其发生越来越频繁。岩爆具有突发性、猛烈性，破坏时弹射出的岩石碎块携带着大量的能量，会对设备和人员造成威胁，严重的还会危及生命。

众所周知，爆破是目前大型水利、隧道、矿山工程、核电工程岩体开挖必不可少的施工手段。炸药在岩体中爆炸瞬时释放出大量的爆炸能，产生爆炸冲击波和应力波，以动载荷的形式作用于周围岩体，使周围岩体产生破碎和损伤，甚至发生岩爆。为了减少岩爆所带来的威胁和破坏，业界已开始在实验室进行模拟岩爆实验，以研究岩体发生岩爆的机理。本发明人在实验过程中，开发出一种用于岩样试件实验的试件盒总成，其不但适用于传统的基于静载荷作用下的模拟岩爆实验，也适用于本发明人研究的基于开挖或者爆破等扰动因素作用下的模拟岩爆实验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于岩样试件实验的试件盒总成。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明用于岩样试件实验的试件盒总成，包括由12条棱组成的用于装载岩样试件的长方体形或者正方体形框架和6块压板，其中所述框架的6个面上各自具有一个窗口，所述6块压板分别对应于框架的6个窗口，每块压板包括压板本体，所述压板本体的朝向所述框架内部的平面为加载面，与所述加载面相反的另一面为抵接面，所述压板的加载面的尺寸小于所述框架的窗口尺寸，每块所述压板的四周中点位置各延伸有一个挂接耳柄，所述压板通过挂接耳柄及限位件挂接到所述框架上。

所述抵接面的尺寸大于或等于所述框架的窗口尺寸，所述压板本体上且在所述加载面四周具有过渡倾斜面。

所述试件盒总成还包括用于设置到所述每块压板与岩样试件之间的6块1～2mm厚的减摩板。

所述6块压板中的一块具有中央通孔，所述中央通孔与岩样试件上的半截孔洞端口相对应。

其中，在具有中央通孔的压板的抵接面中央位置设有安装部，所述安装部具有透光槽，所述透光槽内安装有微型摄像头，该微型摄像头正对着所述压板的中央通孔。

所述6块压板中安装在同一方向上的一对压板各自具有一个中央通孔，两个所述中央通孔分别与岩样试件上的贯穿孔洞的两个端口相对应。

其中，在具有中央通孔的一对压板中的一块压板的抵接面中央位置设有安装部，所述安装部具有透光槽，所述透光槽内安装有微型摄像头；在具有中央通孔的一对压板中的一块压板的抵接面中央位置设有第二安装部，所述第二安装部具有第二透光槽，所述第二透光槽内安装有所述第二安装部内安装有聚焦灯，所述微型摄像头和聚焦灯均正对着所述压板的中央通孔。

所述试件盒总成还包括试件盒小车，该试件盒小车包括平板和安装在该平板两侧的至少两对车轮，所述平板上表面的4个角处各自设有一个的卡紧件，4个所述卡紧件将所述框架卡紧在所述平板的中央位置。

所述试件盒小车的平板中央具有供实验设备的竖直方向抵顶件穿过的透孔。

所述试件盒小车的平板上的透孔呈圆形，且所述透孔的直径大于所述竖直方向抵顶件的直径1-10mm。

所述试件盒小车的平板上的透孔呈矩形，且所述透孔的其中一对对边之间的距离大于所述竖直方向抵顶件的直径1-10mm。

所述试件盒小车的平板上的透孔的内缘安装有限位框，所述限位框的其中一对对边之间的距离大于所述竖直方向抵顶件的直径1-10mm。

由上述技术方案可知，本发明的用于岩样试件实验的试件盒总成的优点和积极效果在于：本发明中的试件盒总成包括长方体形或者正方体形框架及6块压板，框架及底面上的压板配合好后能够盛载岩样试件，在岩样试件实验设备的配合下，6块压板能够在相互垂直的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向加载一向或两向或者三向静应力及扰动载荷，因此，本发明能够辅助完成针对岩样试件的多种实验。同时，本发明的试件盒总成在结构上良好的对称性保证了岩样试件在各个方向加载的均匀性和精确性，特别有利于成功诱发岩爆现象的产生。

本发明中通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1是本发明的试件盒总成的结构示意图；

图2是图1所示的试件盒总成中的压板的结构示意图；

图3是表示所述试件盒总成中压板与框架相配合的立体结构示意图；

图4是本发明的试件盒总成中的试件盒小车的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

本发明的模拟冲击型岩爆设备实施例中，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相互垂直，构成三维空间，X轴方向、Z轴方向为水平方向，Y轴方向为竖直方向。

如图1和图2所示，本发明中的试件盒总成包括框架4和6块压板5。

正方体形框架4用于装载岩样试件60，由12条棱组成，具有6个面，每个面上具有一个窗口，以暴露出岩样试件60。本发明中，框架4不限于正方体形状，其也可是长方体等其他形状。

6块压板5分别对应于正方体形框架4的6个窗口。每块压板5包括压板本体50，压板本体50的朝向正方体形框架4内部的平面为加载面51，与加载面51相反的另一面为抵接面52，压板5的加载面51的尺寸小于正方体形框架4的窗口尺寸，以便于在施加载荷时压板5的加载面51能通过正方体形框架4的窗口而与岩样试件60贴合接触。为了确保压板5与相应的窗口的对中性，以使载荷能够均匀施加到岩样试件60上，在压板5的四周中点位置各延伸有一个挂接耳柄54，在正方体形框架4的棱的中点位置相应地安装有定位螺栓等限位件55，压板5通过挂接耳柄54及限位件55即可挂接到正方体形框架4上，定位螺栓等限位件55只起到限制压板5在垂直于加载方向上移动或者转动，而在给岩样试件60施加载荷过程中不能干涉压板5沿着加载方向的移动。为了减少压板5与岩样试件之间的摩擦力，本发明中的试件盒还包括用于设置到每块压板5与岩样试件之间的6块1～2mm厚的减摩板，减摩板可以由F4-青铜复合材料制成。

本发明中的试件盒总成包括长方体形或者正方体形框架4及6块压板5，正方体形框架4具有底板，因此使用该试件盒总成能够进行三向静应力及扰动载荷的加载，能够完成针对岩样试件的多种实验。

本发明优选的实施例中，压板5的抵接面52的尺寸大于或等于正方体形框架4的窗口尺寸，压板5的加载面51的尺寸小于正方体形框架4的窗口尺寸，压板本体50上加载面51四周具有过渡倾斜面53，过渡倾斜面53的倾斜角度要确保压板5的加载动作具有足够的进给量，例如2-8mm的进给量，过渡倾斜面53的厚度与该进给量(2-8mm)大致相当。岩样试件在加载过程中，过渡倾斜面53有利于防止压板5与正方体形框架4发生干涉，同时有利于防止加载应力偏离岩样试件中心。

在模拟岩爆实验中，由于模拟开挖巷道岩样试件60上具有半截孔洞或者贯通孔洞，所以在对应于孔洞开口端的压板5上也具有相应的中央通孔56。如果实验中使用的是具有半截孔洞的岩样试件60，则6块压板5中只有一块具有中央通孔56；如果实验中使用的是具有贯穿孔洞的岩样试件60，则6块压板5中安装在同一方向上的一对压板5具有中央通孔56。当然在其他实验中，如果岩样试件内没有孔洞，压板5上也无需开设通孔。

本发明优选的实施例中，还可以在具有中央通孔56的压板5的抵接面52中央位置固定一个圆柱形的安装部57，在该安装部57中央开设一个透光槽571，在透光槽571内安装有微型摄像头6，该微型摄像头6正对着压板5的中央通孔56。安装部57与压板5可以是一体结构。该结构的试件盒适用于具有半截孔洞的岩样试件60，微型摄像头6可以对具有半截孔洞的岩样试件60的岩爆过程进行摄像或者拍照。当岩样试件60具有贯穿孔洞时，还可以在另一块具有中央通孔56的压板5的抵接面52中央位置固定圆柱形的第二安装部58，在该第二安装部58中央开设第二透光槽581，在第二透光槽581内安装聚焦灯7，用以给微型摄像头6提供光照，微型摄像头6、聚焦灯7均正对着压板5的中央通孔56，微型摄像头6可以对具有贯穿孔洞的岩样试件60的岩爆过程进行摄像或者拍照。

本发明优选的实施例中，还包括试件盒小车，该试件盒小车包括平板61和安装在该平板61两侧的两对车轮62，当然车轮62不限于两对，也可以是更多对。在平板61上表面的4个角处各自设有一个卡紧件63，4个卡紧件63将框架4卡紧在所述平板61的中央位置。实验时，两对车轮62可以与模拟实验设备的机架或者导轨配合工作测量之前，将试件盒装载到试件盒小车，再将试件盒小车安装到整体设备上，推到居中位置，非常省力、方便。

如果所作的实验中需要在竖直方向也进行加载，则还可以在平板61中央开设用于供竖直方向的抵顶件(例如丝杠)设置透孔611，该透孔611可以是圆形，且透孔611的直径大于丝杠的直径1-10mm，既保证抵顶件能够穿过透孔611，又能保证被抵顶件顶起的试件盒处于居中的位置，即起到竖直方向的辅助定位作用。本实施例中，如果试件盒是沿着X方向推入到设备中的，则主要关注的是X方向的位置是否居中，而在与X方向垂直的Z向(在水平面内)的尺寸对于辅助定位的作用不大，因此，可以将透孔611设计成矩形，且矩形透孔611的X方向的一对对边之间的距离大于抵顶件的直径1-10mm即可，而对于矩形透孔611的Z方向的一对对边之间的距离可以稍大些，以方便抵顶件通过。另外，如果试件盒小车的平板61上的透孔611设计时是为了适应比较大的试件盒，例如试件盒为160×160×160mm，平板61上的透孔611尺寸可以遵循上述结构原则，为了使该种规格的试件盒小车也能适应小尺寸的试件盒，例如110×110×110mm的试件盒，这时，可以在平板61上的透孔611内缘可拆卸连接或者固定连接一个限位框，并使限位框的X方向的一对对边之间的距离大于抵顶件的直径1-10mm，同样可以起到辅助岩样试件居中装卡的作用

本发明的用于岩样试件实验的试件盒总成，可用于模拟岩爆实验、单轴压缩实验、张拉实验、剪切实验、振动引起煤层瓦斯渗出的实验、岩石低循环应变控制疲劳实验、静水压实验、真三轴实验等多种针对岩样试件的实验。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，包括由12条棱组成的用于装载岩样试件（60）的长方体形或者正方体形框架（4）和6块压板（5），其中所述框架（4）的6个面上各自具有一个窗口，所述6块压板（5）分别对应于框架（4）的6个窗口，每块压板（5）包括压板本体（50），所述压板本体（50）的朝向所述框架（4）内部的平面为加载面（51），与所述加载面（51）相反的另一面为抵接面（52），所述压板（5）的加载面（51）的尺寸小于所述框架（4）的窗口尺寸，每块所述压板（5）的四周中点位置各延伸有一个挂接耳柄（54），所述压板（5）通过挂接耳柄（54）及限位件（55）挂接到所述框架（4）上。

2.如权利要求1所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述抵接面（52）的尺寸大于或等于所述框架（4）的窗口尺寸，所述压板本体（50）上且在所述加载面（51）四周具有过渡倾斜面（53）。

3.如权利要求1所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述试件盒总成还包括用于设置到所述每块压板（5）与岩样试件（60）之间的5块1～2mm厚的减摩板。

4.如权利要求1所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述6块压板（5）中的一块具有中央通孔（56），所述中央通孔（56）与岩样试件（60）上的半截孔洞端口相对应。

5.如权利要求4所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，在具有中央通孔（56）的压板（5）的抵接面（52）中央位置设有安装部（57），所述安装部（57）具有透光槽（571），所述透光槽（571）内安装有微型摄像头（6），该微型摄像头（6）正对着所述压板（5）的中央通孔（56）。

6.如权利要求1所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述6块压板（5）中安装在同一方向上的一对压板（5）各自具有一个中央通孔（56），两个所述中央通孔（56）分别与岩样试件（60）上的贯穿孔洞的两个端口相对应。

7.如权利要求6所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，在具有中央通孔（56）的一对压板中的一块压板（5）的抵接面（52）中央位置设有安装部（57），所述安装部（57）具有透光槽（571），所述透光槽（571）内安装有微型摄像头（6）；在具有中央通孔（56）的一对压板中的一块压板（5）的抵接面（52）中央位置设有第二安装部（58），所述第二安装部（58）具有第二透光槽（581），所述第二透光槽（581）内安装有所述第二安装部内安装有聚焦灯（7），所述微型摄像头（6）和聚焦灯（7）均正对着所述压板（5）的中央通孔（56）。

8.如权利要求1-7之任一项所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，还包括试件盒小车，该试件盒小车包括平板（61）和安装在该平板（61）两侧的至少两对车轮（62），所述平板（61）上表面的4个角处各自设有一个的卡紧件（63），4个所述卡紧件（63）将所述框架（4）卡紧在所述平板（61）的中央位置。

9.如权利要求8所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述试件盒小车的平板（61）中央具有供实验设备的竖直方向抵顶件穿过的透孔（611）。

10.如权利要求9所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述试件盒小车的平板（61）上的透孔（611）呈圆形，且所述透孔（611）的直径大于所述竖直方向抵顶件的直径1-10mm。

11.如权利要求9所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述试件盒小车的平板（61）上的透孔（611）呈矩形，且所述透孔（611）的其中一对对边之间的距离大于所述竖直方向抵顶件的直径1-10mm。

12.如权利要求9所述的用于岩样试件实验的试件盒总成，其特征在于，所述试件盒小车的平板（61）上的透孔（611）的内缘安装有限位框，所述限位框的其中一对对边之间的距离大于所述竖直方向抵顶件的直径1-10mm。