CN111999229B - 孔隙结构试样表层孔隙识别装置及使用方法及修补方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了孔隙结构试样表层孔隙识别装置及使用方法及修补方法，该识别装置包括检测模块和试样安装模块，所述检测模块与试样安装模块连接，待检测的试样可转动的安装于试样安装模块，所述检测模块包括电磁升降单元和探针单元，所述探针单元安装于电磁升降单元。通过电磁升降单元带动探针单元上下移动，同时试样在试样安装模块上旋转，从而可以对试样进行全方位的检测和识别。

Description

孔隙结构试样表层孔隙识别装置及使用方法及修补方法

技术领域

本发明实施例涉岩石工程领域，尤其涉及一种孔隙结构试样表层孔隙识别装置及使用方法及修补方法。

背景技术

现有技术中，常规三轴压缩试验是获取岩石或类岩石材料强度参数的重要试验手段。然而有些岩石具有天然的孔隙结构，比如气孔状玄武岩等；类岩石材料在制备过程中也存在大量的孔隙。将岩块加工成圆柱形试样后，试样表层会存在一些揭露的孔隙或浅层覆盖的孔隙。这些孔隙的存在将是试样在进行高围压三轴压缩试验的潜在隐患，即由液压油提供的高围压将导致裸露或浅层覆盖的“深尖”孔隙处的包裹膜凹陷破裂，致使液压油漏入试样，导致试样真实围压达不到目标围压，既而导致试验失败。所以，为了保证具有孔隙结构的岩石或类岩石试样高围压下常规三轴试验的成功率，对试样表层孔隙进行有效识别并填充非常必要和关键，这样既可保证试验的顺利进行，又不会影响试样整体结构特征而导致强度参数的改变。

目前，有关试样表面的孔隙的识别和填充研究如下：

一种岩石模型结构面表面孔隙的填补方法，包括(1)、模型结构面表面清理及养护(2)、模型结构面表面孔隙的一次填补(3)模型结构面表面孔隙的二次填补。该方法只是针对模型结构面表面的填补进行了方法的补充，不能够对模型的表面进行孔隙的识别和承受高围压试验，为了克服已有技术和方法的不足，发明提供了一种孔隙结构试样表层孔隙的识别和填充方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种孔隙结构试样表层孔隙识别装置，本装置可以对试样进行全方位的检测和识别。

本发明的另一目的在于提供了孔隙结构试样表层孔隙识别装置的使用方法。

本发明的另一目的在于提供了孔隙结构试样被试样装置识别后的修补方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

孔隙结构试样表层孔隙识别装置，包括检测模块和试样安装模块，所述检测模块与试样安装模块连接，待检测的试样可转动的安装于试样安装模块，所述检测模块包括电磁升降单元和探针单元，所述探针单元安装于电磁升降单元。通过电磁升降单元带动探针单元上下移动，同时试样在试样安装模块上旋转，从而可以对试样进行全方位的检测和识别。

优选的，所述电磁升降单元包括立柱、2个电磁块和升降圈，2个所述电磁块分别安装于立柱两端，所述升降圈套接于立柱，所述升降圈上下两端均设有永磁铁。通过调节电磁块中的电流大小和方向，使电磁块对永磁铁产生磁力互斥，从而实现控制升降环的升降。

优选的，所述探针单元包括探针组件和2组卡尺组件，所述探针组件安装于升降圈，2组卡尺组件的一端分别与2个电磁块连接，2组卡尺组件的另一端与试样安装模块连接。

优选的，所述探针组件包括吊臂杆、弹簧和探针，吊臂杆的一端通过第一螺栓可调节的安装于升降块，吊臂杆的另一端通过挡板与弹簧的一端连接，弹簧的另一端通过约束板与探针连接。可以通过调节第一螺栓调节吊臂杆的位置。

优选的，所述卡尺组件包括套筒和卡尺，所述套筒的一端固定于电磁块，所述卡尺的一端通过第二螺栓可调节的安装于套筒内，所述卡尺的另一端与试样安装模块连接，可以通过调节第二螺栓调节卡尺的位置，卡尺还能用于测量产品与探针的距离。

优选的，所述试样安装模块包括固定支座、转动轴、和刻度盘，待测试样的一端通过转动轴轴安装于固定支座，待测试样的另一端通过转动轴安装于刻度盘。刻度盘用于记录试样的旋转角度。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

孔隙结构试样表层孔隙识别装置的使用方法，包括以下步骤：

1)将试样表层清理并养护，将试样安装于试样安装模块；

2)开启设备，通过调节第二螺栓粗调探针与试样的距离；再通过调节第一螺栓微调探针与试样的距离，以针对不同目标试样的材料强度调节探针与试样表面的接触压力；

3)通过电磁铁控制升降圈上下运动，带动探针上下扫描，当探针经过一面自上而下的扫描后，再通过转动轴转动试样进行下一面的识别。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

孔隙结构试样被试样装置识别后的修补方法，包括以下步骤：

1)通过孔隙结构试样表层孔隙识别装置识别出间隙后，对试样进行进一步清理和养护，使试样保持在室内15-25摄氏度和相对湿度30％-60％的环境中。

2)准备不影响结构特征的可塑型材料，利用铲子等工具将可塑材料均匀涂抹在结构试样的表层，涂完后在可塑材料外围包上热缩管。

3)分级施压(分级施加的最大压力应不小于试样的目标围压)，通过常规三轴压缩试验仪对热缩管包裹的试样施加围压，使涂抹在试样表层的可塑材料有效地进入到孔隙里面，卸载拆样后，去除热缩管，用小刀轻刮下凸出的涂层，进行表层的清理。

4)当结构表层填涂的孔隙材料凝固后，再进行自然养护。等四五个小时候再重复第三步的操作，施加下一级围压，直到试样表层的孔隙都被填满为止。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过通过电磁升降单元带动探针单元上下移动，同时试样在试样安装模块上旋转，从而可以对试样进行全方位的检测和识别。

2、本发明通过电磁控制探针移动，测试更加方便，精准。

3、本发明通过分级预压的方法实现试样孔隙的填充，保证填充试样在承受目标围压下，不因热缩管破裂而引发液压油渗入，导致实际围压低于目标围压，以致试验失败。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明孔隙结构试样表层孔隙识别装置的结构示意图。

图2是本发明探针组件结构示意图。

图3是本发明卡尺组件的结构示意图。

其中，1为立柱，2为电磁块，3为升降圈，4为永磁铁，5为吊臂杆，6为弹簧，7为探针，8为挡板，9为约束板，10为套筒，11为卡尺，12为固定支座，13为转动轴，14为刻度盘，15为试样，16为第一螺栓，17为第二螺栓。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本实施例是对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，孔隙结构试样表层孔隙识别装置，包括检测模块和试样安装模块，所述检测模块与试样安装模块连接，待检测的试样可转动的安装于试样安装模块，所述检测模块包括电磁升降单元和探针单元，所述探针单元安装于电磁升降单元。通过电磁升降单元带动探针单元上下移动，同时试样在试样安装模块上旋转，从而可以对试样进行全方位的检测和识别。

所述电磁升降单元包括立柱、2个电磁块和升降圈，2个所述电磁块分别安装于立柱两端，所述升降圈套接于立柱，所述升降圈上下两端均设有永磁铁。通过调节电磁块中的电流大小和方向，使电磁块对永磁铁产生磁力互斥，从而实现控制升降环的升降。

如图2，图3所示，所述探针单元包括探针组件和2组卡尺组件，所述探针组件安装于升降圈，2组卡尺组件的一端分别与2个电磁块连接，2组卡尺组件的另一端与试样安装模块连接。

所述探针组件包括吊臂杆、弹簧和探针，吊臂杆的一端通过第一螺栓可调节的安装于升降块，吊臂杆的另一端通过挡板与弹簧的一端连接，弹簧的另一端通过约束板与探针连接。可以通过调节第一螺栓调节吊臂杆的位置。

所述卡尺组件包括套筒和卡尺，所述套筒的一端固定于电磁块，所述卡尺的一端通过第二螺栓可调节的安装于套筒内，上端卡尺的另一端与固定支座连接，下端卡尺的另一端与固定支座连接。

可以通过调节第二螺栓调节卡尺的位置，卡尺还能用于测量产品与探针的距离。

所述试样安装模块包括固定支座、转动轴、和刻度盘，待测试样的一端通过转动轴轴安装于固定支座，待测试样的另一端通过转动轴安装于刻度盘。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

孔隙结构试样表层孔隙识别装置的使用方法，包括以下步骤：

1)将试样表层清理并养护，将试样安装于固定支座；

2)开启设备，通过调节第二螺栓粗调探针与试样的距离；再通过调节第一螺栓微调探针与试样的距离；

3)通过电磁铁控制升降圈上下运动，带动探针上下扫描，当探针经过一面自上而下的扫描后，再通过转动轴转动试样进行下一面的识别。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

孔隙结构试样被试样装置识别后的修补方法，包括以下步骤：

1)通过孔隙结构试样表层孔隙识别装置识别出间隙后，对试样进行进一步清理和养护，使试样保持在室内15-25摄氏度和相对湿度30％-60％的环境中。

2)准备水泥砂浆和胶凝材料，利用铲子等工具将材料均匀涂抹在结构试样的表层，涂完后在可塑材料外围包上热缩管。

3)分级施压(分级施加的最大压力应不小于试样的目标围压)，通过常规三轴压缩试验仪对热缩管包裹的试样施加围压，使涂抹在试样表层的可塑材料有效地进入到孔隙里面，卸载拆样后，去除热缩管，用小刀轻刮下凸出的涂层，进行表层的清理。

4)当结构表层填涂的孔隙材料凝固后，再进行自然养护。等四五个小时候再重复第三步的操作，施加下一级围压，直到试样表层的孔隙都被填满为止。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.孔隙结构试样表层孔隙识别装置，其特征在于，包括检测模块和试样安装模块，所述检测模块与试样安装模块连接，待检测的试样可转动的安装于试样安装模块，所述检测模块包括电磁升降单元和探针单元，所述探针单元安装于电磁升降单元；

所述电磁升降单元包括立柱、2个电磁块和升降圈，2个所述电磁块分别安装于立柱两端，所述升降圈套接于立柱，所述升降圈上下两端均设有永磁铁；

所述探针单元包括探针组件和2组卡尺组件，所述探针组件安装于升降圈，2组卡尺组件的一端分别与2个电磁块连接，2组卡尺组件的另一端与试样安装模块连接；

所述试样安装模块包括固定支座、转动轴、和刻度盘，待测试样的一端通过转动轴安装于固定支座，待测试样的另一端通过转动轴安装于刻度盘。

2.根据权利要求1所述的孔隙结构试样表层孔隙识别装置，其特征在于，所述探针组件包括吊臂杆、弹簧和探针，吊臂杆的一端通过第一螺栓可调节的安装于升降块，吊臂杆的另一端通过挡板与弹簧的一端连接，弹簧的另一端通过约束板与探针连接。

3.根据权利要求1所述的孔隙结构试样表层孔隙识别装置，其特征在于，所述卡尺组件包括套筒和卡尺，所述套筒的一端固定于电磁块，所述卡尺的一端通过第二螺栓可调节的安装于套筒内，所述卡尺的另一端与试样安装模块连接。

4.基于权利要求1~3任一项所述的孔隙结构试样表层孔隙识别装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将试样表层清理并养护，将试样安装于试样安装模块；

2）开启设备，通过调节第二螺栓粗调探针与试样的距离；再通过调节第一螺栓微调探针与试样的距离；

3）通过电磁铁控制升降圈上下运动，带动探针上下扫描，当探针经过一面自上而下的扫描后，再通过转动轴转动试样进行下一面的识别。

5.孔隙结构试样被基于权利要求1~3任一项所述的孔隙结构试样表层孔隙识别装置识别后的修补方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过孔隙结构试样表层孔隙识别装置识别出间隙后，对试样进行进一步清理和养护，使试样保持在室内15-25摄氏度和相对湿度30%-60%的环境中；

2)准备不影响结构特征的可塑型材料，利用铲子等工具将可塑材料均匀涂抹在结构试样的表层，涂完后在可塑材料外围包上热缩管；

3)分级施压，使用常规三轴压缩试验仪对热缩管包裹的试样施加围压，使涂抹在试样表层的可塑材料有效地进入到孔隙里面，卸载拆样后，去除热缩管，用小刀轻刮下凸出的涂层，进行表层的清理；

4）当结构表层填涂的孔隙材料凝固后，再进行自然养护，等四五个小时候再重复第三步的操作，施加下一级围压，直到试样表层的孔隙都被填满为止。

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