CN106872227A - 高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置 - Google Patents

高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，包括本体，在所述本体上安装有固定块，在固定块上第一电机和导轨，在导轨末端安装有安装块，在安装块上设有凹槽，在凹槽内安装有可调速手持电磨具，可调速手持电磨具通过夹具夹持在凹槽内，可调速手持电磨具上安装有螺杆，螺杆的一端通过轴承安装在安装板上，螺杆上安装有加工试样的切片，轴承通过轴承端盖限位，安装板位于固定板内，固定板固定在安装台上，安装板沿固定板上下移动。本发明通过导轨和齿轮通过带动切片移动，控制裂隙的加工深度，通过移动台的移动，控制裂隙的加工长度，以及液压杆的工作，调整试样的加工角度，使得加工的裂隙更符合实际裂隙的大小。

Description

高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置
技术领域
本发明涉及高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，属于岩石领域。
背景技术
岩体是一种多裂隙体，在荷载作用下，岩体中裂纹的相互作用及贯通是导致岩石的破裂与失稳的原因。岩石无论发生剪切破坏还是整体破坏，其根源就是岩石内部的各种大小各种角度的裂隙。岩石的破坏的宏细观实验是研究岩石中裂纹扩展机理破坏特性的重要方法，也为本构模型的创建提供原始数据和重要参数。在岩体断裂损伤方面研究所用的实验技术主要有模型实验、声发射技术、扫描电镜技术和CT技术。国内外学者对裂纹缺陷展开了大量试验研究，取得了丰富的研究成果。
由于数学水平和试样加工方法的限制，近些年来关于三维裂隙的研究进展一直比较缓慢。裂纹扩展的起始和裂纹扩展的条件，一直是断裂力学的主要研究内容。为了研究和分析的简便，前人往往在对岩体破裂的研究中，经常把许多与实际岩体相关的三维信息简化成二维模型。但是这种简化的二维模型，并不能完整的发映出岩体的三维断裂过程，必然对岩体的强度和稳定性的准确分析有所影响。并且，近些年关于三维裂隙试样加工和扩展的研究，采用较多的是模型材料，如，透明数值材料、PPMM材料、石膏等，和真实岩石材料有很大的差别。所以对岩体三维裂纹的研究更加接近岩体的实际破裂过程，也更具有工程实际意义。而精确加工含三维预制裂纹的岩石试样是该项研究进行的基础。因此针对岩石材料含三维预制裂纹的试样加工也越来越急迫。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，获取从试样表面精确的加工真实岩石三维裂纹的试样。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，包括本体，在所述本体上安装有固定块，在固定块上第一电机和导轨，所述导轨通过第一电机沿固定块移动，在导轨末端安装有安装块，在安装块上设有凹槽，在凹槽内安装有可调速手持电磨具，可调速手持电磨具通过夹具夹持在凹槽内，可调速手持电磨具上安装有螺杆，螺杆的一端通过轴承安装在安装板上，螺杆上安装有加工试样的切片，轴承通过轴承端盖限位，安装板位于固定板内，固定板固定在安装台上，安装板沿固定板上下移动；所述试样位于支撑台上，试样的两端均通过夹板夹持在支撑台上，支撑台下方设有四个对称分布的液压杆，液压杆的端部与支撑台活动连接，液压杆固定在移动台上，移动台位于一对平行的滑动导轨上，移动台通过移动装置带动在滑动导轨上移动。
作为优选，所述固定板内设有凹槽，凹槽内设有一对燕尾槽，所述安装板的两侧延伸有燕尾块，燕尾块沿燕尾槽移动，在安装板上设有轮齿，在安装台内安装有第二电机，第二电机与齿轮连接，第二电机带动齿轮转动，从而通过齿轮带动安装板移动。
作为优选，所述安装台上设有两个安装座，在安装座上安装有轴承，通过轴承安装有一根螺纹轴，移动台设有螺纹孔，螺纹轴与螺纹孔配合，通过螺纹轴的转动带动移动台的运动。
作为优选，所述安装台上设有两个安装座，在安装座上安装有轴承，通过轴承安装有一根螺纹轴，移动台的下方固定安装有连接板，连接板设有螺纹孔，螺纹轴与螺纹孔配合，通过螺纹轴的转动带动移动台的运动。
作为优选，所述夹板通过螺栓与支撑台连接。
作为优选，所述夹具包含转动杆和位于转动杆端部的夹持板，夹持板活动连接在转动杆上，转动杆与安装板螺纹连接。
有益效果：本发明的高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，通过导轨和齿轮通过带动切片移动，控制裂隙的加工深度，通过移动台的移动，控制裂隙的加工长度，以及液压杆的的工作，调整试样的加工角度，使得加工的裂隙更符合实际裂隙的大小。
附图说明
图1为本发明的中固定块上下移动的结构示意图。
图2为本发明试样加工的结构示意图。
图3为安装板与固定板的配合示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的一种高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，包括本体(图中未画出)，在所述本体上安装有固定块11，在固定块11上第一电机10和导轨9，所述导轨9通过第一电机10沿固定块11移动，导轨9与固定块11配合可以为燕尾槽与燕尾块配合，导轨9上安装有齿条，通过电机电动齿条移动，从而带动导轨9移动，在导轨9末端安装有安装块2，在安装块2上设有凹槽，在凹槽内安装有可调速手持电磨具1，可调速手持电磨具1通过夹具夹持在凹槽内，所述夹具包含转动杆3和位于转动杆3端部的夹持板4，夹持板4活动连接在转动杆3上，转动杆3与安装块2螺纹连接，可调速手持电磨具1上安装有螺杆5，螺杆5的一端通过轴承7安装在安装板12上，螺杆5上安装有加工试样的切片6，轴承7通过轴承端盖8限位，安装板12位于固定板13内，固定板13固定在安装台14上，安装板12沿固定板13上下移动；所述试样位于支撑台17上，试样的两端均通过夹板18夹持在支撑台17上，所述夹板18通过螺栓与支撑台17连接，支撑台17下方设有四个对称分布的液压杆16，液压杆16的端部与支撑台17活动连接，可以通过万向节活动连接，通过四个液压杆16调整试样的倾斜度，液压杆16固定在移动台15上，移动台15位于一对平行的滑动导轨9上，移动台15与滑动导轨9可以为燕尾块和燕尾槽配合滑动，移动台15通过移动装置带动在滑动导轨9上移动。
在本发明中，所述固定板13内设有凹槽，凹槽内设有一对燕尾槽，所述安装板12的两侧延伸有燕尾块，燕尾块沿燕尾槽移动，在安装板12上设有轮齿，或者在安装板12上固定安装有齿条，在安装台14内安装有第二电机，第二电机与齿轮连接，第二电机带动齿轮转动，从而通过齿轮带动安装板12移动。
在本发明中，所述安装台14上设有两个安装座，在安装座上安装有轴承，通过轴承安装有一根螺纹轴，移动台15设有螺纹孔，螺纹轴与螺纹孔配合，通过螺纹轴的转动带动移动台15的运动。也可以为移动台15的下方固定安装有连接板，连接板设有螺纹孔，螺纹轴与螺纹孔配合，通过螺纹轴的转动带动移动台15的运动。
操作过程中，通过304不锈钢3mm六角螺帽将外径为20mm、内径3mm、厚度0.15mm的金刚石切片6固定在304不锈钢直径3mm螺杆5上，并通过导杆式精密钻床平口钳夹具将螺杆5与预制裂隙加工机床链接，连接完毕后要保证连接牢固，没有晃动。精确控制预制裂隙长度，20mm以内，深度8.5mm以内、厚度大于0.15mm的三维预制裂纹(本发明所用试样50*30*100，可根据岩石试样的大小，适当改变金刚石切片6和不锈钢螺杆5的直径)，根据计算好的预制裂隙位置，按所需尺寸加工。从而获取从试样表面精确的加工真实岩石三维裂纹的试样。
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 (6)

1.一种高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，其特征在于：包括本体，在所述本体上安装有固定块，在固定块上第一电机和导轨，所述导轨通过第一电机沿固定块移动，在导轨末端安装有安装块，在安装块上设有凹槽，在凹槽内安装有可调速手持电磨具，可调速手持电磨具通过夹具夹持在凹槽内，可调速手持电磨具上安装有螺杆，螺杆的一端通过轴承安装在安装板上，螺杆上安装有加工试样的切片，轴承通过轴承端盖限位，安装板位于固定板内，固定板固定在安装台上，安装板沿固定板上下移动；所述试样位于支撑台上，试样的两端均通过夹板夹持在支撑台上，支撑台下方设有四个对称分布的液压杆，液压杆的端部与支撑台活动连接，液压杆固定在移动台上，移动台位于一对平行的滑动导轨上，移动台通过移动装置带动在滑动导轨上移动。
2.根据权利要求1所述的高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，其特征在于：所述固定板内设有凹槽，凹槽内设有一对燕尾槽，所述安装板的两侧延伸有燕尾块，燕尾块沿燕尾槽移动，在安装板上设有轮齿，在安装台内安装有第二电机，第二电机与齿轮连接，第二电机带动齿轮转动，从而通过齿轮带动安装板移动。
3.根据权利要求1所述的高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，其特征在于：所述安装台上设有两个安装座，在安装座上安装有轴承，通过轴承安装有一根螺纹轴，移动台设有螺纹孔，螺纹轴与螺纹孔配合，通过螺纹轴的转动带动移动台的运动。
4.根据权利要求1所述的高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，其特征在于：所述安装台上设有两个安装座，在安装座上安装有轴承，通过轴承安装有一根螺纹轴，移动台的下方固定安装有连接板，连接板设有螺纹孔，螺纹轴与螺纹孔配合，通过螺纹轴的转动带动移动台的运动。
5.根据权利要求1所述的高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，其特征在于：所述夹板通过螺栓与支撑台连接。
6.根据权利要求1所述的高精度岩石试样预制三维单裂隙、多裂隙加工实验装置，其特征在于：所述夹具包含转动杆和位于转动杆端部的夹持板，夹持板活动连接在转动杆上，转动杆与安装块螺纹连接。
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