CN106501070A - 一种岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置 - Google Patents

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张聪
朱珍德
吴楠
刘金忠
何志磊
孔洋
卢文斌
孙赑
何燕新
田源
赵晨羽
刘奇
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Abstract

本发明公开了一种岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，包括两个第一结构单元片和两个第二结构单元片，所述第一结构单元片和第二结构单元片均为透明塑料板结构，所述第一结构单元片的两边均设有至少两个软塑料片，在软塑料片上设有铰链插孔，相邻软塑料片之间设有塑质榫槽，在第一结构单元片下方设有位移传感器安全通孔，所述第二结构单元片的两端均设有塑质榫头，在第二结构单元片设有插头，在第二结构单元片下方设有安全卡槽，在第二结构单元片上设有摄像机观测承台。本发明能够通过高清摄像头清晰地捕捉记录轴压过程中岩石变形和破坏的全过程，防止岩石飞出伤人，具有较高的安全性，能够满足现行岩石室内试验规程规定的技术条件。

Description

一种岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置
技术领域
本发明涉及岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，属于岩石试验领域。
背景技术
寒冷地区工程建设经常遇到岩体工程损伤问题，例如岩质边坡的冻融剥蚀、滑塌、隧道围岩的冻胀失稳等，其中，冻融循环效应对岩石损伤扩展的影响是一个不容忽视的问题，严重威胁着岩体工程的安全与稳定。因此，研究岩石冻融循环效应对岩石损伤的影响规律、观测并分析岩石中微裂隙的扩展与变形和岩石的塑性应变和破坏规律具有重要意义。
目前，岩石的冻融试验主要依据《水利水电工程岩石试验规程(SL264-2001)》,冻结温度为-20±2℃。由于岩石温度较低，试验人员在进行室内试验时，一方面要进行试验机操作获取试验数据，另一方面需要观察岩石裂隙的发展与变形破坏现象。但是，在试验过程中，由于岩石承受较大轴压极易发生岩石脆性破坏，造成岩石急速飞出伤人事故，严重威胁着实验人员的生命安全。
为了满足试验过程安全防护和试件破坏的实时观察，透明塑料板作为一种试验防护新材料已逐渐应用在岩石冻融循环试验研究中。此后，有的研究人员通过铆钉联接方式在试验机两侧安装滑轮，待试验开始后将塑料玻璃板滑动到相应位置，保证实验人员的安全，这种防护措施一方面需要在试验机上进行铆钉钻孔，对试验机安全性和使用寿命影响较大，另一方面透明塑料板滑移到固定位置后，岩石试件的实时观测仍然需要人工操作，费时费力；有的研究人员采用胶黏剂将透明塑料板进行粘结，再将整个塑料板作为防护罩应用于试验过程中进行防护，这种防护措施一方面由于塑料板之间粘结强度较低，岩爆发生时容易导致塑料板破坏，另一方面液压伺服试验机空间较小，安装完后需要重新对位移传感器进行调试，对岩石冻融试验产生不利影响；有的研究人员仅仅对试验安全性进行考虑，利用试验机上部固定结构采用整张塑料板“挂帘式”或者是“带轮式”塑料板进行遮挡，既浪费透明塑料板材料，又不能实现岩石破坏实时观测，造成大量的材料和人力浪费；还有的研究人员采用高精度观测等精密试验机仪器进行试验，但是一般的实验室很难具备这种条件，严重影响试验及其科研的正常进行。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，该装置操作简单、制作费用较低，具有可视化程度高、防冲击能力强、组装简便、实时观测等特点，能够通过高清摄像头清晰地捕捉记录轴压过程中岩石变形和破坏的全过程，防止岩石飞出伤人，具有较高的安全性，能够满足现行岩石室内试验规程规定的技术条件。
技术方案：为实现上述目的，本发明的岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，包括两个相对设置的第一结构单元片和两个相对设置的第二结构单元片，所述第一结构单元片和第二结构单元片均为透明塑料板结构，所述第一结构单元片的两边均设有至少两个软塑料片，在软塑料片上设有铰链插孔，相邻软塑料片之间设有塑质榫槽，在第一结构单元片下方设有位移传感器安全通孔，所述第二结构单元片的两端均设有与塑质榫槽配对使用的塑质榫头，在第二结构单元片的外表面设有与铰链插孔配对使用的插头，在第二结构单元片下方设有安全卡槽，在第二结构单元片上设有摄像机观测承台。
作为优选，所述位移传感器安全通孔为矩形孔，不仅方便透明塑料板的切割制作，减少了钻孔产生的时间和费用上的浪费，而且矩形自由空间较大，位移传感器能够方便穿过，进行岩石轴压试验数据采集。
作为优选，所述塑质榫头为“凸”形结构，榫头突出部分向外移动与第二结构单元片外侧在同一平面上，其俯视图为“两层阶梯状”结构，塑质榫槽为矩形孔，第二结构单元片同塑质榫槽相吻合，一方面增大塑质榫槽与塑质榫头之间的摩擦力，增大两者之间的咬合力，另一方面阶梯状结构，能够增大塑质榫槽与塑质榫头之间的受力作用面积，增大两者之间的嵌锁力。
作为优选，所述摄像机观测承台为长方体无盖结构，通过胶黏剂进行连接，由于第二结构单元片与长方体的粘结面积较大，满足承载摄像机要求；观测承台长×宽×高＝3cm×2.5cm×2.5cm，能够承载体积18.75cm3以内的微型摄像机通过透明玻璃板实现岩石变形试验实时观测与记录。
本发明专利采用透明塑料板材料，塑料防护装置包含第一结构单元片和第二结构单元片均为片状单元，组装便捷、操作简单；通过塑质榫槽和塑质榫头实现嵌锁式安全组装，通过透明塑料垫圈铰链插孔及其插头“门栓式”固定，实现双保险组装链接，安全性高、抗冲击能力强；塑料板底部安全卡槽结构与液压伺服试验机板块结构形成底部稳定嵌锁结构，保证试验过程中防护装置的安全与稳定，实现“三保险”过程试验；第二结构单元片中部的摄像机观测承台能够承载不同型号、不同尺寸的微型高清摄像机，实现自动、实时、安全、稳定的试验过程观测。目前为止，尚未发现与本发明专利相似的安全防护和实时观测试验装置。
有益效果：本发明的岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，采用高强度透明塑料板材料安全性高，抗冲击能力强，能够防止岩石飞出造成伤人事故；可视化程度高，能够通过高清摄像头清晰地捕捉记录岩石轴压试验过程中的变形和破坏全过程，保证了在试验过程中实时观测与清晰记录；价格低廉，操作简单，安装方便，能够实现材料循环回收利用；实用性强，本发明专利基于RMT-150B岩石力学试验系统平台进行开发研究，具有较强的实用性和可操作性。
附图说明
图1为第一结构单元片的结构示意图。
图2为第二结构单元片的结构示意图。
图3为第一结构单元片和第二结构单元片连接的整体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明的岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，包括两个相对设置的第一结构单元片4和两个相对设置的第二结构单元片5，总共四个第一结构单元片4和第二结构单元片5围成一个矩形框，这一装置能够消除岩石冻融条件下发生破坏急速飞出造成的人员伤害事故，实现岩石轴压实验的实时观测和记录，所述第一结构单元片4和第二结构单元片5均为透明塑料板结构，所述第一结构单元片4的两边均设有三个软塑料片，自上而下位置分别为距顶部2.5cm、12.5和27cm处，在软塑料片上设有铰链插孔1，相邻软塑料片之间设有塑质榫槽2，自上而下位置分别为距顶部7.5和22cm处，在第一结构单元片4下方设有位移传感器安全通孔3，所述第二结构单元片5的两端均设有与塑质榫槽2配对使用的塑质榫头7，在第二结构单元片5的外表面设有与铰链插孔1配对使用的插头6，通过插头6、塑质榫头7实现门栓式嵌锁组合连接，在第二结构单元片5下方设有安全卡槽9，安全卡槽9设置在第二结构单元片5底部中心位置，与RMT-150B岩石力学试验系统平台相互对应，保证试验过程中该装置的稳定性和安全性，在第二结构单元片5上设有摄像机观测承台8。
在本发明中，所述位移传感器安全通孔3为矩形孔，不仅方便透明塑料板的切割制作，减少了钻孔产生的时间和费用上的浪费，而且矩形自由空间较大，位移传感器能够方便的穿过，进行岩石轴压试验数据采集。
在本发明中，所述塑质榫头7为“凸”形结构，榫头突出部分向外移动与第二结构单元片外侧在同一平面上，其俯视图为“两层阶梯状”结构，塑质榫槽2为矩形孔，第二结构单元片一方面增大塑质榫槽2与塑质榫头7之间的摩擦力，增大两者之间的咬合力，另一方面阶梯状结构，能够增大塑质榫槽2与塑质榫头7之间的受力作用面积，增大两者之间的嵌锁力。
在本发明中，所述摄像机观测承台8为长方体无盖结构，通过胶黏剂进行连接，由于第二结构单元片5与长方体的粘结面积较大，满足承载摄像机要求；观测承台8长×宽×高＝3cm×2.5cm×2.5cm，能够承载体积18.75cm3以内的微型摄像机通过透明玻璃板实现岩石变形试验实时观测与记录。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，其特征在于：包括两个相对设置的第一结构单元片和两个相对设置的第二结构单元片，所述第一结构单元片和第二结构单元片均为透明塑料板结构，所述第一结构单元片的两边均设有至少两个软塑料片，在软塑料片上设有铰链插孔，相邻软塑料片之间设有塑质榫槽，在第一结构单元片下方设有位移传感器安全通孔，所述第二结构单元片的两端均设有与塑质榫槽配对使用的塑质榫头，在第二结构单元片的外表面设有与铰链插孔配对使用的插头，在第二结构单元片下方设有安全卡槽，在第二结构单元片上设有摄像机观测承台。
2.根据权利要求1所述的岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，其特征在于：所述位移传感器安全通孔为矩形孔。
3.根据权利要求1所述的岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，其特征在于：所述塑质榫头为“凸”形结构，第二结构单元片的塑质榫槽为矩形孔。
4.根据权利要求1所述的岩石冻融条件下轴压试验过程观测与防护装置，其特征在于：所述摄像机观测承台为长方体无盖结构，通过胶黏剂进行连接。
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