CN205027605U - 一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置 - Google Patents

一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置 Download PDF

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纪洪广
王立明
高宇
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Abstract

本实用新型公开了一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置,属于岩土工程领域。它由温度控制系统、液压振动和加载系统、变形监测系统三大部分构成。本装置集温度监测与控制,振动和加载控制,变形数据检测采集于一体,实现对岩石在应力、温度和振动耦合作用下,岩石单轴试验过程中变形进行全过程采集、分析和可视化输入与输出,从而测定不同温度下岩石强度、变形、应变、杨氏模量、泊松比等力学参数,以及测定岩石在载荷作用下伴随变形所出现的若干现象。该测试装置具有结构比较简单、操作方便和便于生产等特点。对于岩土工程、地球科学、地热开发、采矿、地震研究等领域的应力、温度和振动耦合作用下岩石的研究具有广泛的应用价值。

Description

一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装
技术领域
[0001] 本实用新型涉及岩土工程领域,更具体地说涉及一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置。
背景技术
[0002] 现代岩土工程、采矿工程以及地下工程等领域中,其中深部资源开采、地热资源开发等过程中,岩石总是处于一定的地温场和地应力场共同影响的环境中,并且近几年来,世界各地地震频繁发生,岩石受振动作用,力学性能物理特性肯定受其影响,因此在进行开采资源前,必要知道岩石在应力、温度和振动的条件下的岩石物理特性、岩石力学特性和岩石热破裂特征等。目前,仅有少数学者做过应力、温度和振动耦合作用下的理论模型,缺乏现实试验数据去验证,因此,我们有必要在实验室内做一些岩石在应力、温度和振动耦合作用下模拟试验,为深部资源的开采做一些依据和参考。但是目前没有岩石在应力、温度和振动耦合作用下的单轴试验核装置。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的在于,提供一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置。采用本装置,能实现对岩石在应力、温度和振动耦合作用下的单轴压缩试验,装置简单可操作性强,通过传感器实时反馈可对温度精确控制,采用液压振动和加载系统对其进行振动和加载控制,并且对其过程中变形进行全过程采集、分析和可视化输入与输出,从而测定应力、温度和振动耦合作用下岩石的强度、变形、应变、杨氏模量、泊松比等力学参数,以及测定岩石伴随变形所出现的若干现象。为达到上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:
[0004] —种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置,包括温度控制器、球角压头、岩石试样、加热带、温度传感器、振动台、液压激振头、压板、横梁、电阻应变片、隔热垫、振动控制器、力传感器、千斤顶、应变检测仪、伺服放大器、液压伺服阀、油管、液压缸,其中,所述的温度控制器、加热带、温度传感器、隔热垫属于温度控制系统,所述的力传感器、球角压头、千斤顶、横梁、压板、振动台、液压激振头、伺服放大器、液压伺服阀、油管、液压缸属于液压振动和加载系统,所述的电阻应变片、应变检测仪属于变形监测系统,所述的加热带包裹于岩石试样周围,所述的温度传感器贴附在岩石试样上,所述的加热带和温度传感器通过导线连接于所述的温度控制器。
[0005] 所述的岩石试样放置于所述的压板与振动台之间,所述的隔热垫放置于所述压板、振动台和岩石试样之间,所述的球角压头与所述的横梁的球面接触活动接触,所述的千斤顶放置于所述的振动台下侧,所述的液压激振头位于所述的千斤顶上侧,所述的振动控制器位于千斤顶侧面,所述的力传感器位于所述液压激振头上侧。
[0006] 所述的千斤顶通过油管与所述的液压缸连接,所述的液压缸与所述的液压伺服阀连接,所述的液压伺服阀与所述的伺服放大器连接,所述的伺服放大器通过导线与所述的力传感器连接。
[0007] 所述的电阻应变片贴附在岩石试样上,所述的应变检测仪通过导线连接电阻应变片。
[0008] 本实用新型具有如下的优点:装置简单可操作性强,集应力、温度、振动耦合于一体,多因素作用于岩石,并可以通过传感器实时反馈可对温度精确控制,并且对其过程中变形进行全过程采集、分析和可视化输入与输出,测定岩石强力学参数精确。
附图说明
[0009] 图1为本实用新型的一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置示意图;
[0010] 图2为本实用新型的振动和加载系统中振动和加载部分详图。
[0011] 其中,1、温度控制器;2、球角压头;3、岩石试样;4、加热带;5、温度传感器;6、振动台;7、液压激振头;8、压板;9、横梁;10、电阻应变片;11、隔热垫;12、振动控制器;13、力传感器;14、千斤顶;15、应变检测仪;16、伺服放大器;17、液压伺服阀;18、油管;19、液压缸。
具体实施方式
[0012] 下面以附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0013] 如图1,为本实用新型的一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置示意图。一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置,包括温度控制器1、球角压头2、岩石试样3、加热带4、温度传感器5、振动台6、液压激振头7、压板8、横梁9、电阻应变片10、隔热垫11、振动控制器12、力传感器13、千斤顶14、应变检测仪15、伺服放大器16、液压伺服阀17、油管18、液压缸19,其中,所述的温度控制器1通过导线连接加热带4对岩石试样3进行加热,所述的温度传感器5反馈信息到温度控制器1使之对温度反复循环调节控制,使岩石试样3加热到想要的温度,所述的岩石试样3放置于有隔热垫11间隔的压板8与振动台6之间。
[0014] 所述的伺服放大器15控制所述的液压伺服阀14使所述的液压缸15通过油管18输油到千斤顶14,所述的振动控制器12在油压作用下控制所述的液压激振头7产生设定的一定频率的振动,所述的千斤顶14产生的加载力和激振头7产生的振动通过振动台6作用于岩石试样3,所述的力传感器2反馈信号到所述的伺服放大器16再通过输入信号进行综合、比较、校正和放大循环控制加载。
[0015] 所述的电阻应变片10贴附于岩石试样3上,所述的应变检测仪15通过连接电阻应变片10对岩石试样3的变形进行全过程采集、分析和可视化输入与输出。
[0016] 通过温度控制系统对岩石试样3进行温度调节控制,然后通过液压振动和加载系统对岩石试样3进行振动和加载的控制,最后有变形监测系统对岩石试样3的变形进行全过程采集、分析和可视化输入与输出,从而测定一定频率振动下不同温度岩石单轴压缩试验,岩石的强度、变形、应变、杨氏模量、泊松比等力学参数,以及耦合作用下岩石伴随变形所出现的若干现象。本实用新型相对其它类似装置制作简单,成本低廉,温度控制精确,振动模拟简单,变形监测全面。
[0017] 最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解,对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置,包括温度控制器、球角压头、岩石试样、加热带、温度传感器、振动台、液压激振头、压板、横梁、电阻应变片、隔热垫、振动控制器、力传感器、千斤顶、应变检测仪、伺服放大器、液压伺服阀、油管、液压缸,其中,所述的温度控制器、加热带、温度传感器、隔热垫属于温度控制系统,所述的力传感器、球角压头、千斤顶、横梁、压板、振动台、液压激振头、伺服放大器、液压伺服阀、油管、液压缸属于液压振动和加载系统,所述的电阻应变片、应变检测仪属于变形监测系统,所述的加热带包裹于岩石试样周围,所述的温度传感器贴附在岩石试样上,所述的加热带和温度传感器通过导线连接于所述的温度控制器。
2.根据权利要求1所述的一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置,其特征在于,所述的千斤顶通过油管与所述的液压缸连接,所述的液压缸与所述的液压伺服阀连接,所述的液压伺服阀与所述的伺服放大器连接,所述的伺服放大器通过导线与所述的力传感器连接。
3.根据权利要求1所述的一种应力、温度和振动耦合作用下的岩石单轴压缩试验装置,其特征在于,所述的电阻应变片贴附在岩石试样上,所述的应变检测仪通过导线连接电阻应变片。
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