CN108627379A - 一种岩石三轴试验岩样脱模器 - Google Patents

Abstract

一种岩石三轴试验岩样脱模器，防护部包括二二端开口的底座框及设在底座框上端的三轴压力室搁置层，顶部垫片通过支架与三轴压力室搁置层上表面连接；压模部包括一端穿过所述顶部垫片的压模螺纹杆，大旋转齿轮与小旋转齿轮啮合，小旋转齿轮套设在压模螺纹杆上端，电机通过驱动大旋转齿轮旋转带动小旋转齿轮旋转，小旋转齿轮旋转带动压模螺纹杆相对顶部垫片上下移动，力传感器通过控制电机；护样部包括岩样圆模管、圆形凹槽柱、滑轮、滑道，滑道设在底座框内；滑道上设有滑轮轨道，岩样圆模管上端活动连接三轴压力室搁置层的圆环上、下端固定在圆形凹槽柱上。本发明优点，减少人为的操作步骤，避免对整个试验过程造成误差。

Description

一种岩石三轴试验岩样脱模器

技术领域

本发明属于土木工程力学试验仪器领域，涉及一种自动控制的三轴试验岩样脱模器。

背景技术

岩石三轴试验是获得岩石力学参数的常用试验方法，在三轴试验中，一般需要讲岩样置于三轴压力室中，岩样的直径与压力室的内径一致，然后施加围压和轴压，直至岩样破坏。在加载直至破坏过程中，岩样会发生侧向变形膨胀，试验结束后，岩样和三轴压力室的的侧壁紧密贴合在一起，岩样无法直接从三轴压力室推出。目前的做法是采用人工脱模，其脱模器如图1所示，在三轴试验完后，将三轴压力室放入脱模器中间的圆模上，人工旋转螺纹杆，推压岩样，使岩样脱离套筒。此过程中，操作繁琐，又由于过多的人为因素容易使试验后的岩样遭受二次破坏，无法得到准确的岩样破坏裂缝，而且此操作过程耗费不必要的时间，且在推压岩样过程中，该脱模器底座框不稳，易造成人为的破坏。

发明内容

本发明旨在提出一种岩石三轴试验岩样脱模器，采用机器控制，操作便利，实现岩样的自动脱模，且在脱模过程中，避免了人为因素对于岩样造成二次破坏，缩短了实验周期，使其操作更加简单、便捷、规范化。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种岩石三轴试验岩样脱模器包括防护部、压模部、护样部；所述的防护部包括二端开口的底座框及设在底座框上端的三轴压力室搁置层，顶部垫片通过支架与三轴压力室搁置层上表面连接；

所述压模部包括一端穿过所述顶部垫片的压模螺纹杆，大旋转齿轮与小旋转齿轮啮合，小旋转齿轮套设在压模螺纹杆上端，电机通过驱动大旋转齿轮旋转带动小旋转齿轮旋转，小旋转齿轮旋转带动压模螺纹杆相对顶部垫片上下移动；

护样部包括岩样圆模管、圆形凹槽柱、滑轮、滑道，所述的滑道设在底座框内；

所述滑道上设有滑轮轨道，岩样圆模管上端活动连接三轴压力室搁置层的圆环上、下端固定在圆形凹槽柱上，圆形凹槽柱下端通过滑轮沿滑轮轨道滑动；

所述压模螺纹杆中心线延长线与所述圆环中心线重合。

优选的，所述电机通过力传感器与控制器连接。

优选的，所述滑轮与圆形凹槽柱通过圆柱连接。

优选的，所述底座框侧壁上还设有小型振动泵，小型振动泵通过伸缩杆与岩样圆模管表面相接触。

优选的，所述小型振动泵与控制器连接。

相对于现有的脱模器，本发明所述的三轴试验岩样脱模器具有一下优势：

（1）本发明所述的三轴试验岩样脱模器采用机器控制，操作简单，为实验节约了时间；采用力学传感器，当压力过大时自动切断开关，因为当压力过大时，证明岩样在脱模过程中，岩样卡住在三轴压力室套筒管壁上，本脱模器避免了脱模过程中对三轴压力室套筒管壁的损害，并通过力传感器有效的监控了岩样在脱模过程中的压力变化；防护部中通过采用圆模管固定从套筒中脱出的岩样，避免了由于人工直接获得脱落的岩样，对岩样模体造成人为的破坏，本脱模器采用圆模管有效的保护了压缩后的岩样模体，减少了对岩样模体的损害；

（2）本发明所述的三轴试验岩样脱模器将三轴试验进一步简单化，便捷化和规范化，在试验是采用机器操作，避免了人为的操作步骤，损坏了压缩后的岩样，对整个试验过程造成误差，本脱模器在整个操作过程中简单便捷，对岩样伤害小，缩短了试验周期，效率高。

附图说明

图1三轴试验岩样脱模器结构示意图。

图2大小旋转齿轮连接示意图。

图3压模螺纹杆的连接示意图。

图4滑轮与圆形凹槽柱的连接示意图。

图5 B-B截面示意图。

图6 优选的结构示意图。

如图中，力传感器1，控制器2，电机3，伸缩杆4、底座框5，大旋转齿轮6，小旋转齿轮7，压模螺纹杆8，小型振动泵10、岩样圆模管11，圆形凹槽柱12，滑轮13、圆环15、滑轮通道18、搁置层22。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来对本发明作详细说明：

三轴试验岩样试件的直径宜为48mm～54mm,试样高度与直径之比宜为2.0～2.5，一般使用的岩样为直径50mm，高度100mm以此为例对本发明的脱模器进行进一步的说明。

如图1-5所示，三轴试验岩样脱模器包括压模部、防护部、护样部；

防护部包括二端开口的底座框5及设在底座框5上端的三轴压力室搁置层22，顶部垫片21通过支架与三轴压力室搁置层22上表面连接；

所述压模部包括一端穿过所述顶部垫片21的压模螺纹杆8，大旋转齿轮6与小旋转齿轮7啮合，小旋转齿轮7套设在压模螺纹杆8上端，电机3通过驱动大旋转齿轮6旋转带动小旋转齿轮7旋转，小旋转齿轮7旋转带动压模螺纹杆8相对顶部垫片21上下移动；优选的，力传感器1分别与电机3和控制器2连接，通过力传感器1监测压模螺纹杆8在推动岩样过程中的压力变化，当推压过程中岩样卡住在套筒管壁上时，压力突然增大，则自动切断开关；电机3是控制大旋转齿轮6和小旋转齿轮7，利用大旋转齿轮6和小旋转齿轮7的旋转带动压模螺纹杆8的升降；

护样部包括岩样圆模管11、圆形凹槽柱12、滑轮13、滑道14，滑道14设在底座框5内；

滑道14（优选的，滑道采用T形墩式）上设有滑轮轨道18，岩样圆模管11上端活动连接三轴压力室搁置层22的圆环15上、下端固定在圆形凹槽柱12上，圆形凹槽柱12下端通过滑轮13沿滑轮轨道18滑动；

所述压模螺纹杆8中心线延长线与所述圆环15中心线重合。

优选的，滑轮13与圆形凹槽柱12通过圆柱16连接。

如图6中，优选的，底座框5侧壁上还设有小型振动泵10，小型振动泵10通过伸缩杆4与岩样圆模管11表面相接触，小型振动泵10（即小型电机）与控制器2连接，当力传感器1数据过大时，控制器2停止电机3运动，启动小型振动泵10产生振动，并通过伸缩杆4向岩样圆模管11进行传递，设置伸缩杆4是为了通过伸缩性，从而使小型振动泵10与岩样圆模管11相接触，通过小型振动泵10产生的振动使岩样圆模管11产生振动，当小型振动泵10振动达到一定时间后，控制器停止小型振动泵10的振动，再次启动电机3推动压模螺纹杆8取岩，如果力传感器1数据过大时，则继续上述操作二至三次，以达到取岩的目的，如果二至三次后还是没有完整的取出岩样，则需要破坏性取样，设置上述结构是为了保证完整取样，将原来从上至下的力的加载，变成现在的横向加载及从上至下的加载，以增加完整取样的机率。

底座框5采用方形柱式，适用于整个三轴试验脱模器，防止在脱模过程脱模器的移动，对岩样造成损害。

本发明的工作过程如下：

装样中，将三轴试验后的套筒放在搁置层22中，套筒管底固定在圆环15中，套筒管内的岩石与压模螺纹杆8处在同一竖直线上；

脱模中，打开开关，然后按下降按钮，启动电机3，大旋转齿轮6旋转，带动小旋转齿轮7旋转，小旋转齿轮7转动带动压模螺纹杆8的下降（上升），压模螺纹杆8顶部的压模帽接触岩样，通过电机3的运动，挤压岩样脱离套筒，岩样通过圆形孔道10进入到圆模管11中；

取样时，滑动滑轮13通过滑轮通道18带动圆模管11移出脱模器，从圆形凹槽柱12中取出圆模管，从而获得三轴试验的岩样。

Claims (5)

1.一种岩石三轴试验岩样脱模器，其特征是：所述脱模器包括防护部、压模部、护样部；所述的防护部包括二端开口的底座框（5）及设在底座框（5）上端的三轴压力室搁置层（22），顶部垫片（21）通过支架与三轴压力室搁置层（22）上表面连接；

所述压模部包括一端穿过所述顶部垫片（21）的压模螺纹杆（8），大旋转齿轮（6）与小旋转齿轮（7）啮合，小旋转齿轮（7）套设在压模螺纹杆（8）上端，力传感器(1)通过电机（3），有效的控制了压模螺纹杆（8）在岩样脱模过程中的压力变化；电机（3）通过驱动大旋转齿轮（6）旋转带动小旋转齿轮（7）旋 转，小旋转齿轮（7）旋转带动压模螺纹杆（8）相对顶部垫片（21）上下移动；

护样部包括岩样圆模管（11）、圆形凹槽柱（12）、滑轮（13）、滑道（14），所述的滑道（14）设在底座框（5）内；

所述滑道（14）上设有滑轮轨道（18），岩样圆模管（11）上端活动连接三轴压力室搁置层（22）的圆环（15）上、下端固定在圆形凹槽柱（12）上，圆形凹槽柱（12）下端通过滑轮（13）沿滑轮轨道（18）滑动；

所述压模螺纹杆（8）中心线延长线与所述圆环（15）中心线重合。

2.根据权利要求1所述的一种岩石三轴试验岩样脱模器中，其特征是：所述电机（3）通过力传感器（1）与控制器（2）连接。

3.根据权利要求1所述的一种岩石三轴试验岩样脱模器中，其特征是：所述滑轮（13）与圆形凹槽柱（12）通过圆柱（16）连接。

4.根据权利要求1所述的一种岩石三轴试验岩样脱模器中，其特征是：所述底座框（5）侧壁上还设有小型振动泵（10），小型振动泵（10）通过伸缩杆（4）与岩样圆模管（11）表面相接触。

5.根据权利要求4所述的一种岩石三轴试验岩样脱模器中，其特征是：所述小型振动泵（10）与控制器（2）连接。