CN112034047B - 一种岩石试样波速测试辅助固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种岩石试样波速测试辅助固定装置，包括用于固定试样的架体；架体包括底座、压板以及位于底座和压板之间的导向杆，用于使压板相对于底座上下移动；底座顶面设置有第一探头固定区，压板底面设置有第二探头固定区，第一探头固定区、第二探头固定区用于分别固定波速测试装置的两个探头；底座和压板之间构成试样的放置区域；两个探头的中心之间构成测试中心线；架体还设置有标尺机构；标尺机构用于指示试样的位置，并辅助试样的待测位置调整至测试中心线处。本发明的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，可实现岩石试样与波速测试探头的对中，提高岩石试样主体结构波速测试的精度，进而保证测试结果的准确性和合理性。

Description

一种岩石试样波速测试辅助固定装置

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种岩石试样波速测试辅助固定装置。

背景技术

在岩石工程勘察和设计阶段，为了获取完整岩石基本变形和强度参数，需要对岩石试样进行大量的室内试验，主要有单轴压缩试验、三轴压缩试验和直接拉伸试验等。由于岩石材料的非均质性，岩石力学参数试验结果常具有一定的离散性。为了合理排除异常试样(存在肉眼无法辨识的结构缺陷)造成试样数据均值或离散性的评价误差，同时避免试验和人力资源浪费，在对试样进行试验前，一般需要对岩石试样进行波速测试，通过波速测试结果排除内部存在明显缺陷的试样，以保证测试试样结构的相似性，从而确保试验结果对完整岩石力学特性的真实反映。另外，为了研究试样结构各向异性对岩石力学性质的影响，在试验前通过对试样进行波速测试，可判定岩石结构的各向异性特征，从而为岩石结构各向异性特征对岩石力学力学性质影响的研究提供分析依据。以上显示，无论在工程实际运用中，还是科学研究中，岩石试样的波速测试已成为岩石试样力学特性测试流程中不可或缺的环节。所以，通过规范岩石试样波速测试操作和提高波速测试效率，对保证波速测试结果的合理性及大量岩石试样波速的高效测试至关重要。

目前，岩石试样的波速特性均通过小型波速测试仪进行测定，具体操作为手动将圆柱形探头按压在岩石试样两端，通过测定通过探头发射和接收声波之间的时间差以及试样高度以确定试样波速。由于探头和试样之间存在耦合剂，手动按压探头很容易造成探头滑动以及探头与试样接触不良，从而导致测试结果偏差，另外，测试效率极低。为了改善以上岩石试样室内波速测试操作的不足，现有相关技术提出了一些改进措施。具体如下：

中国专利号为2019210823272的实用新型专利“室内试件波速测试固定装置”，采用固定和活动挡板，通过弹簧连接，将试样横向固定以进行波速测试，装置优势在于保证波速测试探头在同一高度，同时从装置中读出试样的高度。中国专利号为2016200202351的实用新型专利“一种实验室岩样波速监测的辅助装置”，通过设置放置试样的弧形凹槽，并借助高强弹力弹簧使试样和声波发射器及声波接收器充分接触，实现试样波速的快速测试。中国专利公开号为2016200394436的实用新型专利“可调节式岩土试件超声波测试样品台”，也借助于设置固定和活动挡板，通过弹簧试压固定探头和试样，以保证探头与试样的均匀受力接触。

以上技术措施都是以保证试样波速测试效率以及试样与探头的均匀受力接触为目的，均无法保证试样与探头的对中，以及适应不同截面形状或尺寸的试样。然而，试样与探头的对中对试样核心主体结构缺陷的检测至关重要；同时，试样截面形状有圆形和方向，且尺寸不一，所以，实现装置对不同截面形状和尺寸的适应性，对促进装置的广泛应用是非常必要的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种岩石试样波速测试辅助固定装置，可实现岩石试样与波速测试探头的对中，提高岩石试样主体结构波速测试的精度，进而保证测试结果的准确性和合理性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种岩石试样波速测试辅助固定装置，包括用于固定试样的架体；所述架体包括底座、压板以及位于底座和压板之间的导向杆，用于使压板相对于底座上下移动；所述底座顶面设置有第一探头固定区，压板底面设置有第二探头固定区，所述第一探头固定区、第二探头固定区用于分别固定波速测试装置的两个探头；所述底座和压板之间构成试样的放置区域；安装于第一探头固定区的探头的中心和安装于第二探头固定区的探头的中心之间构成测试中心线；所述架体还设置有标尺机构；所述标尺机构用于指示试样的位置，并辅助试样的待测位置调整至测试中心线处。

所述压板在与导向杆对应的位置设置有上下方向的导向孔；所述导向杆的底端与底座固定、顶端与导向孔穿设配合。

所述标尺机构包括至少一个下定位尺和至少一个上定位尺；所述下定位尺和上定位尺皆为水平布置且垂直交错；所述下定位尺和上定位尺上皆设置有沿长度方向分布的标线，所述下定位尺和上定位尺皆具有沿各自的宽度方向移动的自由度并且不具有沿各自的长度方向移动的自由度。

所述标尺机构还包括定位刻度参照板；所述定位刻度参照板设置在底座上，定位刻度参照板的顶面设置有网格状定位标线；所述定位刻度参照板开设有与第一探头固定区对应的探头孔；安装于第一探头固定区的探头伸入探头孔中，且该探头的顶端面与定位刻度参照板的顶面齐平。

所述标尺机构还包括用于为下定位尺移动提供导向的第一导向架、用于为上定位尺移动提供导向的第二导向架。

所述第一导向架为两个，且第一导向架的长度方向与下定位尺的宽度方向一致，并平行的设置在下定位尺长度方向的两端，第一导向架在与下定位尺相配合的位置沿第一导向架的长度方向设置有第一导向槽；所述下定位尺通过长度方向的两端分别与第一导向槽滑动配合；所述第二导向架也为两个，且第二导向架的长度方向与上定位尺的宽度方向一致，并平行的设置在上定位尺长度方向的两端，第二导向架在与上定位尺相配合的位置沿第二导向架的长度方向设置有第二导向槽；所述上定位尺通过长度方向的两端分别与第二导向槽滑动配合。

两个第一导向架和两个第二导向架围成方框架，围成的方框架安装在定位刻度参照板上；所述第一导向槽设置在第一导向架侧面的下端位置，用于使下定位尺在定位刻度参照板的上表面沿第一导向架的第一导向槽滑动；所述第二导向槽设置在第二导向架侧面的中间位置，用于使上定位尺与定位刻度参照板之间留出下定位尺移动的空间，并使上定位尺在下定位尺的上表面沿第二导向架的第二导向槽滑动。

所述定位刻度参照板的四周分布有卡槽；所述第一导向架和第二导向架的底面皆设置有卡柱；所述第一导向架和第二导向架通过卡柱卡设安装在定位刻度参照板的卡槽中。

所述第一探头固定区和第二探头固定区皆为凹槽，波速测试装置与探头通过导线连接；所述探头嵌在凹槽中固定；所述底座上从第一探头固定区的边缘向底座外边缘开设有第一线槽；嵌设在第一探头固定区的探头所连接的导线通过第一线槽引出。

所述定位刻度参照板的底面在与第一线槽对应的位置也开设有第二线槽；所述第二线槽与第一线槽配合，用于导线的穿出。

本发明的优点：本发明的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，可实现岩石试样与波速测试探头的对中，提高岩石试样主体结构波速测试的精度，进而保证测试结果的准确性和合理性；由于压板可沿导向杆上下移动的设计方式，在测试时，仅需拆装压板即可方便试样的拆装，并且，通过此种设计方式，利用压板的重力所对试样的压力恒定，并可使压板所固定的探头与试样充分、均匀和稳定的接触，从而保证了波速测试过程的稳定性和测试条件的一致性；位于下侧的探头的顶端面与定位刻度参照板的顶面齐平，使试样放置在下侧的探头上时，试样的移动不被探头孔所影响，从而实现对不同截面形状和尺寸的试样进行波速测试，不受探头孔的限制，并保证试样与下侧探头充分接触；两个相互垂直分布的定位尺与试样侧面紧密接触，以定位刻度参照板的标线为参照，可快速的将试样位置调节至探头中心，结构简单，操作方便。

附图说明

图1为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的立体示意图；

图2为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的爆炸状态的示意图；

图3为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的底座和导向杆组合的示意图；

图4为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的定位刻度参照板的示意图；

图5为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的定位刻度参照板的上定位尺或下定位尺的示意图；

图6为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的定位刻度参照板的第一导向架的示意图；

图7为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的定位刻度参照板的第一导向架的长度方向的端面示意图；

图8为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的定位刻度参照板的第二导向架的示意图；

图9为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的定位刻度参照板的第二导向架的长度方向的端面示意图；

图10为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的第一导向架、第二导向架、上定位尺和下定位尺组合的截面示意图；

图11为实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置的压板的立体示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例

如图1至图11所示，本实施例提供了一种岩石试样波速测试辅助固定装置，包括用于固定试样19的架体；所述架体包括底座1、压板6以及位于底座1和压板6之间的导向杆2，用于使压板相对于底座1上下移动；所述底座1顶面设置有第一探头固定区7，压板6底面设置有第二探头固定区17，所述第一探头固定区7、第二探头固定区17用于分别固定波速测试装置22的两个探头20；所述底座1和压板6之间构成试样19的放置区域；安装于第一探头固定区7的探头20的中心和安装于第二探头固定区17的探头20的中心之间构成测试中心线；所述架体还设置有标尺机构；所述标尺机构用于指示试样19的位置，并辅助试样的待测位置调整至测试中心线处；其中，底座1和压板6可为图1所示的方形，也可为其他形状，导向杆的具体连接位置不做限定，导向杆只要能实现压板6相对于底座1上下移动即可，并且，两个探头的中心在上下方向正对应(测试中心线为竖直状态、或与底座1的第一探头固定区7所在平面垂直)，并在移动的过程中保持正对应的状态；本实施例在具体设置时两个探头皆安装于底座1和压板6的中心位置，即测试中心线虚拟的穿过底座1的中心以及压板6的中心。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述压板6在与导向杆2对应的位置设置有上下方向的导向孔18；所述导向杆2的底端与底座1固定、顶端与导向孔18穿设配合；此仅为导向杆的设计方式，导向杆只要实现压板相对于底座具有上下移动的自由度即可；扩展的，底座设置导向孔，导向杆与压板6固定连接，底座具有导向杆上下移动的高度，当然还可以采用其它类似的导向移动的方式。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述标尺机构包括至少一个下定位尺4和至少一个上定位尺5；所述下定位尺4和上定位尺5皆为水平布置且垂直交错；所述下定位尺4和上定位尺5上皆设置有沿长度方向分布的标线，所述下定位尺4和上定位尺5皆具有沿各自的宽度方向移动的自由度并且不具有沿各自的长度方向移动的自由度；本实施例中采用的是一个下定位尺4和一个上定位尺5，构成了水平面的X轴和Y轴的定位方式；下定位尺4的标线中的中心标线或中心标线延长线、上定位尺5的标线中的中心标线的或中心标线的延长线之间的交点位于测试中心线上，当然，在实际实用中，对下定位尺4和上定位尺5的数量不做具体限定，可根据实际需求进行选择。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述标尺机构还包括定位刻度参照板3；所述定位刻度参照板3设置在底座1上，定位刻度参照板3的顶面设置有网格状定位标线11；所述定位刻度参照板3开设有与第一探头固定区7对应的探头孔9；安装于第一探头固定区7的探头伸入探头孔9中，且该探头的顶端面与定位刻度参照板3的顶面齐平；本实施例中采用的定位刻度参照板3的网格状定位标线11提供刻度参照功能，试样放置在探头上时，可通过网格状定位标线11大体判断试样的位置，并可辅助下定位尺和上定位尺对试样进行位置调整。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述标尺机构还包括用于为下定位尺4移动提供导向的第一导向架13、用于为上定位尺5移动提供导向的第二导向架14。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述第一导向架13为两个，且第一导向架13的长度方向与下定位尺4的宽度方向一致，并平行的设置在下定位尺4长度方向的两端，第一导向架13在与下定位尺4相配合的位置沿第一导向架13的长度方向设置有第一导向槽15；所述下定位尺4通过长度方向的两端分别与第一导向槽15滑动配合；所述第二导向架14也为两个，且第二导向架14的长度方向与上定位尺5的宽度方向一致，并平行的设置在上定位尺5长度方向的两端，第二导向架14在与上定位尺5相配合的位置沿第二导向架14的长度方向设置有第二导向槽16；所述上定位尺5通过长度方向的两端分别与第二导向槽16滑动配合；下定位尺4与第一导向架13的配合，上定位尺5与第二导向架14的配合，可使下定位尺和上定位尺按照所需进行移动；而上定位尺4和/或下定位尺(以下简称“定位尺”)在移动后，可与试样的侧面贴紧，而定位尺的标线设置在定位尺上表面靠近试样的一侧；通过定位刻度参照板3的网格状定位标线11上的刻度以及定位尺上的标线刻度，即可对试样进行位置调整至所需位置。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，两个第一导向架13和两个第二导向架14围成方框架，围成的方框架安装在定位刻度参照板3上；所述第一导向槽15设置在第一导向架13侧面的下端位置，用于使下定位尺4在定位刻度参照板3的上表面沿第一导向架13的第一导向槽15滑动；所述第二导向槽16设置在第二导向架14侧面的中间位置，用于使上定位尺5与定位刻度参照板3之间留出下定位尺4移动的空间，并使上定位尺5在下定位尺的上表面沿第二导向架14的第二导向槽16滑动，这样的设置使导向架、定位尺可以充分利用有限的空间，并可使定位尺在方框架内进行移动，稳定性好，并且整体较美观。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述定位刻度参照板3的四周分布有卡槽12；所述第一导向架13和第二导向架14的底面皆设置有卡柱23；所述第一导向架13和第二导向架14通过卡柱23卡设安装在定位刻度参照板3的卡槽12中。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述第一探头固定区7和第二探头固定区17皆为凹槽，波速测试装置22与探头通过导线21连接；所述探头嵌在凹槽中固定；所述底座1上从第一探头固定区7的边缘向底座1外边缘开设有第一线槽8；嵌设在第一探头固定区7的探头所连接的导线21通过第一线槽8引出。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，所述定位刻度参照板3的底面在与第一线槽8对应的位置也开设有第二线槽10；所述第二线槽10与第一线槽8配合，用于导线21的穿出。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，组装时，先将两根导线21与两个探头20(为了方便描述，分为“下探头”和“上探头”)分别连接，然后，将下探头嵌设于底座1的凹槽式的第一探头固定区内，导线从第一线槽引出；将定位刻度参照板3对齐放置于底座1上，第二线槽与第一线槽对应，并使下探头穿过定位刻度参照板3的探头孔9，探头孔9的顶端面与定位刻度参照板3的顶面齐平；将下定位尺4放置在定位刻度参照板3上，并在下定位尺4的两端放置第一导向架13；第一导向架13的第一导向槽15与定位刻度参照板3的顶面共机构成下定位尺4的移动导向通道，下定位尺4安装好后，需与定位刻度参照板3的网格状定位标线11中X轴方向或Y轴方向的标线平行；将上定位尺5的长度方向的两端与第二导向架14通过第二导向槽16组装，然后整体向下放置，使第二导向架与第一导向架围成框架，而上定位尺5位于下定位尺的上方并与下定位尺垂直交错；由于定位刻度参照板3设置有卡槽12，第一导向架和第二导向架通过各自的卡柱23安装在卡槽12中；然后，将岩石试样19上下两端面均匀涂抹耦合剂，并放置于下探头上；以定位刻度参照板3的网格状定位标线11为刻度参照，根据试样的尺寸，滑动下定位尺4和上定位尺5，使其分别位于对应方位试样截面尺寸一半的位置，从而将试样19的轴线调节至与探头测试中心线重合；再将上探头放置在试样19的上端面上，将压板6通过导向孔18套在导向杆2上，并微调上探头的位置，使上探头嵌设在压板6的凹槽式的第二探头固定区内，第二探头的底端面不高于压板6的底面；最后，将导线与波速测试装置22连接，即可进行波速测试；完成测试后，向上移动压板6并取下，取下上探头和试样，再按照以上步骤进行另一试样的安装和测试。

本实施例的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，可实现岩石试样与波速测试探头的对中，提高岩石试样主体结构波速测试的精度，进而保证测试结果的准确性和合理性；由于压板可沿导向杆上下移动的设计方式，在测试时，仅需拆装压板即可方便试样的拆装，并且，通过此种设计方式，利用压板的重力所对试样的压力恒定，并可使压板所固定的探头与试样充分、均匀和稳定的接触，从而保证了波速测试过程的稳定性和测试条件的一致性；位于下侧的探头的顶端面与定位刻度参照板的顶面齐平，使试样放置在下侧的探头上时，试样的移动不被探头孔所影响，从而实现对不同截面形状和尺寸的试样进行波速测试，不受探头孔的限制，并保证试样与下侧探头充分接触；两个相互垂直分布的定位尺与试样侧面紧密接触，以定位刻度参照板的标线为参照，可快速的将试样位置调节至探头中心，结构简单，操作方便。

上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：包括用于固定试样的架体；所述架体包括底座、压板以及位于底座和压板之间的导向杆，用于使压板相对于底座上下移动；所述底座顶面设置有第一探头固定区，压板底面设置有第二探头固定区，所述第一探头固定区、第二探头固定区用于分别固定波速测试装置的两个探头；所述底座和压板之间构成试样的放置区域；安装于第一探头固定区的探头的中心和安装于第二探头固定区的探头的中心之间构成测试中心线；所述架体还设置有标尺机构；所述标尺机构用于指示试样的位置，并辅助试样的待测位置调整至测试中心线处；所述标尺机构包括至少一个下定位尺和至少一个上定位尺；所述下定位尺和上定位尺皆为水平布置且垂直交错；所述第一探头固定区和第二探头固定区皆为凹槽，波速测试装置与探头通过导线连接；所述探头嵌在凹槽中固定。

2.根据权利要求1所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述压板在与导向杆对应的位置设置有上下方向的导向孔；所述导向杆的底端与底座固定、顶端与导向孔穿设配合。

3.根据权利要求1所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述下定位尺和上定位尺上皆设置有沿长度方向分布的标线，所述下定位尺和上定位尺皆具有沿各自的宽度方向移动的自由度并且不具有沿各自的长度方向移动的自由度。

4.根据权利要求3所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述标尺机构还包括定位刻度参照板；所述定位刻度参照板设置在底座上，定位刻度参照板的顶面设置有网格状定位标线；所述定位刻度参照板开设有与第一探头固定区对应的探头孔；安装于第一探头固定区的探头伸入探头孔中，且该探头的顶端面与定位刻度参照板的顶面齐平。

5.根据权利要求4所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述标尺机构还包括用于为下定位尺移动提供导向的第一导向架、用于为上定位尺移动提供导向的第二导向架。

6.根据权利要求5所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述第一导向架为两个，且第一导向架的长度方向与下定位尺的宽度方向一致，并平行的设置在下定位尺长度方向的两端，第一导向架在与下定位尺相配合的位置沿第一导向架的长度方向设置有第一导向槽；所述下定位尺通过长度方向的两端分别与第一导向槽滑动配合；所述第二导向架也为两个，且第二导向架的长度方向与上定位尺的宽度方向一致，并平行的设置在上定位尺长度方向的两端，第二导向架在与上定位尺相配合的位置沿第二导向架的长度方向设置有第二导向槽；所述上定位尺通过长度方向的两端分别与第二导向槽滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：两个第一导向架和两个第二导向架围成方框架，围成的方框架安装在定位刻度参照板上；所述第一导向槽设置在第一导向架侧面的下端位置，用于使下定位尺在定位刻度参照板的上表面沿第一导向架的第一导向槽滑动；所述第二导向槽设置在第二导向架侧面的中间位置，用于使上定位尺与定位刻度参照板之间留出下定位尺移动的空间，并使上定位尺在下定位尺的上表面沿第二导向架的第二导向槽滑动。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述定位刻度参照板的四周分布有卡槽；所述第一导向架和第二导向架的底面皆设置有卡柱；所述第一导向架和第二导向架通过卡柱卡设安装在定位刻度参照板的卡槽中。

9.根据权利要求4所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述底座上从第一探头固定区的边缘向底座外边缘开设有第一线槽；嵌设在第一探头固定区的探头所连接的导线通过第一线槽引出。

10.根据权利要求9所述的一种岩石试样波速测试辅助固定装置，其特征在于：所述定位刻度参照板的底面在与第一线槽对应的位置也开设有第二线槽；所述第二线槽与第一线槽配合，用于导线的穿出。

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