CN109183769A - 一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法。包括：第一步：分别加工出套筒上盖、套筒下盖、轴芯；第二步：根据套筒上盖、套筒下盖、轴芯组装后的尺寸裁剪出硅胶套筒；第三步：将柔性应变片粘接在硅胶套筒中部的内壁上，将柔性应变片的导线穿过中空螺栓，中空螺栓内部采用环氧树脂灌封；第四步：将套筒上盖与轴芯的上端通过螺纹配合组装，两者的结合处采用聚氨酯填筑，形成密封；第五步：从轴芯下端套入硅胶套筒，中空螺栓的螺杆端从导线孔穿出后用螺母锁紧，再将套筒下盖与轴芯的下端通过螺纹配合组装；第六步：将硅胶套筒两端与套筒上盖、套筒下盖之间密封，使套筒上盖、套筒下盖、轴芯、硅胶套筒之间围合成油腔。

Description

一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法

技术领域

本发明涉及岩样试验技术领域，特别是涉及一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法。

背景技术

岩体边坡、基坑、洞室工程中伴随着开挖、卸载，岩石往往经历压应力到拉应力的受力过程转换，这就需要通过实验得到岩石压-拉力学性质。目前岩石压-拉力学性质试验研究存在着两个方面的问题：其一、绝大部分试验岩样取自竖向钻孔，采用岩石单轴压-拉试验得的是岩石竖向的压-拉力学性质，而与边坡、基坑开挖变形直接相关的是岩石水平方向的压-拉力学性质；其二，岩石单轴拉伸、岩石压-拉试验不易开展。

2016.07，申请人申报实用新型专利《一种能测出岩孔切向应变的套筒装置》，专利号ZL201620142048.0，将硅胶套筒放入岩石钻孔内，向套筒内注入液压，在液压作用下硅胶套筒发生膨胀并对岩孔壁作用均布压力，岩孔壁将发生由压到拉的变化，测出胀裂过程中岩孔壁切向应变，即可快捷地得到岩石压-拉过程中应力应变曲线，由于钻孔是竖向，测试出的孔壁切向应力应变曲线反应的是岩石水平方向的压-拉变形特征。采用该套筒开展岩石压-拉力学性质试验无疑具有很大的工程价值。

然而，制作该套筒有较大的难度，其要求：1)硅胶套筒内壁需要先安装用于应变测试的柔性应变片；2)套筒内部需要承受10MPa的油压；3)所选用的套筒胶不能太硬，否则不能有效发生变形，对岩孔壁施加均布压力；4)为保存套筒能顺利放入岩孔，套筒外径需小于岩石钻孔孔径2-3mm。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，包括以下步骤：

分别加工出套筒上盖、套筒下盖、轴芯，其中，所述套筒上盖的中心部加工有轴向通孔用于与轴芯配合，所述套筒上盖上加工有导线孔，所述导线孔位于轴向通孔的一侧，所述套筒下盖的中心部加工有轴向盲孔用于与轴芯配合，所述轴芯的上端加工有注油孔；

根据套筒上盖、套筒下盖、轴芯组装后的尺寸裁剪出硅胶套筒；

将柔性应变片粘接在硅胶套筒中部的内壁上，将柔性应变片的导线穿过中空螺栓，中空螺栓内部采用环氧树脂灌封；

将套筒上盖与轴芯的上端通过螺纹配合组装，两者的结合处采用聚氨酯填筑，形成密封；

从轴芯下端套入硅胶套筒，中空螺栓的螺杆端从导线孔穿出后用螺母锁紧，再将套筒下盖与轴芯的下端通过螺纹配合组装；

将硅胶套筒两端与套筒上盖、套筒下盖之间密封，使套筒上盖、套筒下盖、轴芯、硅胶套筒之间围合成油腔。

优选地，所述注油孔包括轴向段、斜向段，所述轴向段与轴芯同轴，且孔径较大，用于注油，所述斜向段孔径较小，且直接与油腔连通。

优选地，所述套筒上盖、套筒下盖的外周面均呈阶梯型，所述套筒上盖、套筒下盖与轴芯相邻的一端为大径段，所述套筒上盖、套筒下盖背向轴芯相邻的一端为小径段。

优选地，所述硅胶套筒的两端分别采用尼龙扎带扎紧，尼龙扎带的位置对应套筒上盖、套筒下盖的小径段。

优选地，所述硅胶套筒的两端位于套筒上盖上端面、套筒下盖下端面的内侧，使硅胶套筒的两端与套筒上盖、套筒下盖的外周面之间形成阶梯，将两个套环分别套在硅胶套筒的两端，两个套环的外端面分别与套筒上盖上端面、套筒下盖下端面齐平，采用环氧树脂灌封套环与套筒上盖、套筒上盖之间、硅胶套筒之间的空隙。

优选地，所述硅胶套筒分别与套筒上盖、套筒下盖的大径段以及两个套环紧配合。

由于采用了上述技术方案，本发明能够制作出能测出岩孔切向应变的套筒装置，实现了柔性应变片的密封安装，装置整体密封效果好，内部可以承受10MPa的油压，选用的硅胶套筒能够有效发生变形，对岩孔壁施加均布压力。

附图说明

图1为本发明第一步的结构示意图；

图2为本发明第二步的结构示意图；

图3为本发明第三步的结构示意图；

图4为本发明第四步的结构示意图；

图5为本发明第五步的结构示意图；

图6为本发明第六步的结构示意图；

图7为本发明第七步的结构示意图。

具体实施方式

一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，包括以下步骤：

第一步：分别加工出套筒上盖1、套筒下盖2、轴芯3。按工程上常用的岩石钻孔91mm设计，套筒上盖1、套筒下盖2的最大外径为76mm、外端均缩小至70mm，轴芯3的直径为40mm，为减轻套筒的质量，1套筒上盖、2套筒下盖、3轴芯选用铝合金，根据有限元模拟分析，硅胶套筒的有效长度需大于岩石钻孔孔径的5倍，才能保证柔性应变片测试出的应变与岩石平面应变有较高的吻合度，因此取轴芯3加工长度为540mm，轴芯3上、下端均设有螺纹，可分别套筒上盖1、套筒下盖2相连，套筒上盖1、套筒下盖2的厚度均设计为50mm。同时套筒上盖1上加工有导线孔4，轴芯3上端加工有注油孔5。

第二步：根据套筒上盖1、套筒下盖2、轴芯3组装后的尺寸裁剪出硅胶套筒6。采用内径76mm，壁厚5mm的硅胶管，裁剪长度为套筒上盖1、套筒下盖2、轴芯3组装后的尺寸-15mm，即两端分别比套筒上盖1、套筒下盖2、轴芯3组装后两端短7.5mm。

第三步：将柔性应变片7粘接在硅胶套筒6中部内壁上，柔性应变片的两根导线穿过中空螺栓8，然后采用环氧树脂灌封中空螺栓8内部。

第四步：将套筒上盖1与轴芯3通过螺孔组装，两者的结合处采用聚氨酯9填筑，以保证密封作用；

第五步：将第三步完成的硅胶套筒6，从第四步完成的轴芯3下端向左套入，中空螺栓8从导线孔4穿出后用螺母9拧紧，套筒上盖的材料为铝合金，中空螺栓为不锈钢，锁紧后中空螺栓端部压在导线孔四周的套筒上盖的下表面上，在高压作用下，只会越压越紧，可以保证不会泄露。硅胶套筒6的上端面距套筒上盖1的上端面7.5mm，再将套筒下盖2通过螺孔组装在右侧；

第六步：装置两端分别采用2-3根尼龙扎带10套住，然后收紧尼龙扎带10，使硅胶套筒6的两端分别牢固捆绑在套筒上盖1和套筒下盖2上；

第七步：将两个不锈钢套环11分别套在装置两端，采用环氧树脂12灌封不锈钢套环11与套筒上盖1、套筒上盖2之间的空隙，然后两端面修平。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别加工出套筒上盖、套筒下盖、轴芯，其中，所述套筒上盖的中心部加工有轴向通孔用于与轴芯配合，所述套筒上盖上加工有导线孔，所述导线孔位于轴向通孔的一侧，所述套筒下盖的中心部加工有轴向盲孔用于与轴芯配合，所述轴芯的上端加工有注油孔；

根据套筒上盖、套筒下盖、轴芯组装后的尺寸裁剪出硅胶套筒；

将柔性应变片粘接在硅胶套筒中部的内壁上，将柔性应变片的导线穿过中空螺栓，中空螺栓内部采用环氧树脂灌封；

将套筒上盖与轴芯的上端通过螺纹配合组装，两者的结合处采用聚氨酯填筑，形成密封；

从轴芯下端套入硅胶套筒，中空螺栓的螺杆端从导线孔穿出后用螺母锁紧，再将套筒下盖与轴芯的下端通过螺纹配合组装；

将硅胶套筒两端与套筒上盖、套筒下盖之间密封，使套筒上盖、套筒下盖、轴芯、硅胶套筒之间围合成油腔。

2.根据权利要求1所述的一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，其特征在于：所述注油孔包括轴向段、斜向段，所述轴向段与轴芯同轴，且孔径较大，用于注油，所述斜向段孔径较小，且直接与油腔连通。

3.根据权利要求1所述的一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，其特征在于：所述套筒上盖、套筒下盖的外周面均呈阶梯型，所述套筒上盖、套筒下盖与轴芯相邻的一端为大径段，所述套筒上盖、套筒下盖背向轴芯相邻的一端为小径段。

4.根据权利要求3所述的一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，其特征在于：所述硅胶套筒的两端分别采用尼龙扎带扎紧，尼龙扎带的位置对应套筒上盖、套筒下盖的小径段。

5.根据权利要求4所述的一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，其特征在于：所述硅胶套筒的两端位于套筒上盖上端面、套筒下盖下端面的内侧，使硅胶套筒的两端与套筒上盖、套筒下盖的外周面之间形成阶梯，将两个套环分别套在硅胶套筒的两端，两个套环的外端面分别与套筒上盖上端面、套筒下盖下端面齐平，采用环氧树脂灌封套环与套筒上盖、套筒上盖之间、硅胶套筒之间的空隙。

6.根据权利要求5所述的一种能测出岩孔切向应变的套筒装置的制作方法，其特征在于：所述硅胶套筒分别与套筒上盖、套筒下盖的大径段以及两个套环紧配合。