CN208579993U - 深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程岩体实验器材领域，具体的是匹配于岩石力学实验系统(Mechanics Test System，MTS)的维护、修理与保养的装置。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括包括MTS三轴试验机以及与MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机还包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置的上方。一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，提高MTS三轴力传感器装拆的效率，提高托举的可靠性，同时解决了力传感器对孔安装上的问题，提高了安装效率。

Description

深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统

技术领域

本实用新型属于工程岩体的岩石力学测试领域，具体的是深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统。

背景技术

三轴试验等室内岩石力学试验是各类岩石工程必要的基础性试验，高温高压下的岩石力学三轴试验是深地各类岩石工程同样也是极其重要的，保证模拟深地高温高压环境的岩石损伤力学试验的可靠性，对于深地岩石工程建设具有重要意义。作为模拟深地高温高压环境下的岩石损伤力学试验的核心荷载传感器，高温高压荷载传感器准确测量至关重要。由于高温高压等特殊复杂试验条件，在实际试验中，高温高压荷载传感器出现故障概率更高，从而需要对荷载传感器进行较高频率的检测、维护、更换。MTS岩石力学试验机是目前世界上最先进使用最为广泛的岩石力学设备之一，但是其构造复杂结构特殊，其三轴室内部中空且空间狭小，从上到下依次设置有实心刚性柱和高温高压荷载传感器等，其中实心刚性柱上端与实心钢制荷重架由高强螺栓连接，高温高压荷载传感器与实心刚性柱下端通过一颗螺栓连接和一颗限位销限位，三轴室底座上密集排布有高温、高压、渗流等精密排线。因此，在三轴室内部进行高温高压荷载传感器的装拆困难极大、风险极高。其困难在于：一是高温高压荷载传感器本身质量较重，仅仅依靠人力托举，托举时间短且托举稳定性差；二是高温高压荷载传感器在三轴室内实现螺栓孔和限位销孔同时对接困难，操作空间受限；三是在高温高压荷载传感器与刚性柱间存在的不稳定的吸力作用下，高温高压荷载传感器拆卸困难且突然脱落风险较高。其风险在于：人力托举的不稳定性极易造成本身精贵的高温高压荷载传感器跌落损伤；不稳定吸力突然消失以及托举失稳造成的传感器的跌落可能造成三轴室底座精密排线的损坏以及对工作人员的人身机械伤害。显然，目前人力托举下进行对位安装与拆卸的方法不仅仅操作难度大而且风险高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，提高MTS三轴力传感器装拆的效率，提高托举的可靠性，同时解决了力传感器对孔安装上的问题，提高了安装效率。

本实用新型采用的技术方案是：深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括MTS三轴试验机以及MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机由刚性架，高温高压三轴室以及三轴室底座组成，所述控制系统包括工作站，总控制器，手动控制器，所述总控制器与工作站和手动控制器连接，所述总控制器用于控制围压控制系统，温度控制系统，渗流控制系统和加载控制系统，其特征在于，包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置2和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置2搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1的上方，

所述用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置包括力传感器托举座和支撑于MTS液压伺服台用于顶升力传感器托举座的千斤顶；

所述力传感器托举座包括与千斤顶相连接的连接盘、用于支撑MTS三轴力传感器的支撑盘以及用于进行MTS三轴力传感器拆装的操作通道；所述连接盘上设置有向下凹陷的凹槽，所述支撑盘位于凹槽内且自由支撑于连接盘上，并由凹槽的侧壁对支撑盘构成径向限位；所述连接盘和支撑盘均为中部设置有通孔的环状，由连接盘和支撑盘上的通孔构成操控操作通道；并设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘的限位装置；

所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置包括：用于中心螺纹孔对孔的主杆用于限位孔对孔的副杆所述主杆与所述副杆保持水平且主杆和副杆的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，套于主杆外的限位套杆用于保证主杆与所述副杆保持水平且主杆和副杆的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，所述限位套杆为筒形套杆，所述限位套杆上设置有两个牛腿结构上牛腿和下牛腿，所述上牛腿的端部圆孔轴线与下牛腿端部圆孔轴线重合，所述上牛腿的端部圆孔轴线与下牛腿端部圆孔轴线平行于主杆的轴线，所述副杆主体上固定有圆形磁块，所述圆形磁块用于吸附副杆主体外套设的对孔套杆，所述对孔套杆的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述副杆由副杆杆头主体和副杆主体构成，所述副杆杆头主体通过弹簧与副杆主体相连

进一步的，所述凹槽的中部设置有沿其轴向向上凸起的凸缘，由凸缘、凹槽的内壁及凹槽的槽底包围形成环形的滑槽；在凸缘的外周套装有环形的可在滑槽内滑动的圆杆；所述支撑盘自由支撑于圆杆上。

进一步的，所述限位装置为限位套，所述限位套设置于连接盘的上方，并与连接盘可拆卸连接；由所述限位套的内壁与支撑盘的上表面包围形成与MTS三轴力传感器适配的安置腔；在所述限位套上设置有用于锁定力传感器相对位置的锁紧件。

进一步的，所述限位套的内壁沿其径向向内延伸并凸出至连接盘的凹槽内；由限位套向内延伸的凸出部分的底面构成支撑盘的竖向限位。

进一步的，所述锁紧件为沿限位套径向设置并穿过限位套的限位螺杆，所述限位螺杆与限位套螺纹配合连接。

进一步的，所述千斤顶包括底部脚座、顶部支撑台和位于脚座和支撑台之间驱动支撑台上下移动的顶升机构；所述顶升机构包括四根传动杆，四根传动杆中两两一组形成两个肘形传动件；每个肘形传动件配置一个连接耳座；每个肘形传动件中的两根传动杆与连接耳座相铰接；两个肘形传动件相对设置形成各边等长的平行四边形结构，其一端与安装于脚座的底部耳座铰接，另一端与安装于支撑台的顶部耳座铰接；每两根传动杆配置一个连接耳座；并沿平行四边形结构的对角线方向设置有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆与连接耳座螺纹配合连接以驱动肘形传动件伸长和压缩。

进一步的，所述连接耳座为带有容纳对应传动杆的槽结构的的槽形构件；所述底部耳座为带有容纳对应传动杆的槽结构的槽形构件；所述顶部耳座也为带有容纳对应传动杆的槽结构的槽形构件。

进一步的，所述支撑台通过一组支撑杆与连接盘相连接；在支撑杆上设置有螺纹，在支撑台的上、下表面面固定连接有与支撑杆上螺纹适配的螺母，所述支撑杆穿过支撑台与支撑台上、下表面的螺母螺纹连接。

进一步的，在所述支撑台的上表面设置有平面镜，所述操作通道和平面镜在支撑台上表面的正投影相重合；且所述平面镜通过球铰链铰接于支撑台。

进一步的，所述脚座上设置有与MTS液压伺服台的中心对中销适配的定位孔。

进一步地，所述副杆主体与上牛腿通过水平柱形销钉固定。

进一步地，所述主杆由第二螺纹杆，光滑圆柱和带水平孔的光滑圆柱构成，所述第二螺纹杆可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆中部，所述限位套杆套于光滑圆柱上，

进一步地，所述主杆上还设置有水平柱形短杆，所述水平柱形短杆穿过主杆的带水平孔的光滑圆柱上设置的圆孔，所述水平柱形短杆在插入带水平孔的光滑圆柱的圆孔后可旋转主杆使第二螺纹杆试验机三轴室内实心刚性柱下端的螺纹孔。

进一步地，所述副杆的副杆主体为圆柱杆，副杆上部副杆杆头主体设置有可滚动钢球，所述副杆杆头主体外径小于外围限位孔内径。

进一步地，所述弹簧为圆柱状的压缩弹簧。

本实用新型的有益效果是：该实用新型取代人力支撑下对荷载传感器进行拆装，节省人力、提高拆装效率，且对荷载传感器的承托更加稳定有力，能够有效防止意外情况下荷载传感器坠落损坏及其他次生伤害；通过所述连接盘上设置有向下凹陷的凹槽，所述支撑盘位于凹槽内且自由支撑于连接盘上，并由凹槽的侧壁对支撑盘构成径向限位，使支撑盘仅可其轴线旋转运动，从而使得可通过旋转支撑盘调节荷载传感器的螺栓孔与实心钢柱上的安装孔对中，方便精准安装螺栓；走向可控倾角可调的观察系统，实现了传感器在三轴室内拆装状态的可视化；荷载传感器与实心刚性柱对孔简单可靠；副杆寻孔成功后，下放对孔套杆，主杆下段插入荷载传感器中心孔后再旋转荷载传感器，使对孔套杆能套在荷载传感器限位销上，即实现了荷载传感器与实心刚性柱的中心孔与限位孔的对孔。

附图说明

图1为深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统示意图；

图2为用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置结构示意图；

图3为力传感器托举座结构示意图；

图4为图1的A-A剖视图。

图5为MTS三轴高温高压力传感器安装装置结构示意图；

图6为限位孔准确对孔装置的放松或对孔状态；

图7为限位孔准确对孔装置的收缩或寻孔状态。

图中，力传感器托举座1A，千斤顶2A，连接盘11A，凹槽111A，凸缘112A，滑槽113A，支撑盘12A，圆杆121A，操作通道13A，限位套14A，安置腔15A，限位螺杆141A，脚座21A、定位孔211A，支撑台22A，传动杆23A，连接耳座24A，，底部耳座25A，顶部耳座26A，第一螺纹杆27A，支撑杆3A，螺母31A，平面镜4A，MTS液压伺服台5A，水平柱形短杆1B，主杆2B，限位套杆3B，副杆主体4B，对孔套杆5B，圆形磁块6B，水平柱形销钉7B，弹簧8B，副杆杆头主体9B，可滚动钢球10B，上刻度线11B，下刻度线12B，实心刚性柱13B，副杆14B，上牛腿15B，下牛腿16B，第二螺纹杆17B，光滑圆柱18B，带水平孔的光滑圆柱19B，副杆主体20B，三轴力传感器限位孔准确对孔装置2，用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明如下：

如图1所示：

深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括MTS三轴试验机以及与MTS三轴试验机连接的控制系统。

MTS三轴试验机由刚性架，高温高压三轴室以及三轴室底座组成。刚性架上搭载高温高压三轴室和三轴室底座。所述高温高压三轴室与三轴室底座垂直相对，所述高温高压三轴室中轴线与所述三轴室底座中轴线重合。

控制系统包括用于数据处理的工作站，用于控制工作站和总控制器的手动控制器，所述工作站与手动控制器同时与总控制器连接，所述总控制器用于控制围压控制系统，温度控制系统，渗流控制系统和加载控制系统。

所述MTS三轴试验机还包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置2和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置2搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置1的上方，

如图2-图4所示，高温高压深地环境下岩石力学测试平台，包括力传感器托举座1A和支撑于MTS液压伺服台5A用于顶升力传感器托举座1A的千斤顶2A；

所述力传感器托举座1A包括与千斤顶2A相连接的连接盘11A、用于支撑MTS三轴力传感器的支撑盘12A以及用于进行MTS三轴力传感器拆装的操作通道13A；所述连接盘11A上设置有向下凹陷的凹槽111A，所述支撑盘12A位于凹槽111A内且自由支撑于连接盘11A上，并由凹槽111A的侧壁对支撑盘12A构成径向限位；所述连接盘11A和支撑盘12A均为中部设置有通孔的环状，由连接盘11A和支撑盘12A上的通孔构成操控操作通道13A；并设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘12A的限位装置。

该实用新型，力传感器托举座1A用于托举力传感器，力传感器托举座1A支撑于千斤顶2A上，通过千斤顶2A顶升力传感器托举座1A将力传感器托举至待安装位置，或者通过千斤顶2A拉回力传感器托举座1A将力传感器从三轴室内的刚性柱上取下。

而托举座1A中的连接盘11A与千斤顶2A相连接，支撑盘12A用于支撑MTS三轴力传感器。支撑盘12A自由支撑于连接盘11A上，即连接盘11A在下方对支撑盘12A构成限位，避免支撑盘12A竖向向下掉落，但是，支撑盘12A与连接盘11A之间未设置有连接件等将二者连接在一起，二者之间可以沿其径向相对移动，也可以沿环向旋转。由于支撑盘12A与连接盘11A之间可以相对移动，使得通过将支撑盘12A设置于连接盘11A的凹槽111A内，由凹槽111A的侧壁对支撑盘12A构成径向限位，避免支撑盘12A沿连接盘11A径向相对滑动脱离连接盘11A，从而限制了支撑盘12A与连接盘11A的径向移动，使支撑盘12A仅可其轴线旋转运动，从而使得可通过旋转支撑盘12A调节力传感器的螺栓孔与实心钢柱上的安装孔对中，方便精准安装螺栓。操控操作通道13A由连接盘11A和支撑盘12A上的通孔构成，使操作人员通过操作通道13A安装和拆卸螺栓，增大了装拆的操作空间，避免了从上部安装时力传感器托举座1A中相关部件的干扰、以及因操作人员对力传感器托举座1A的触碰引起力传感器偏离安装位的问题。并且，承托装置取代人力支撑下进行力传感器拆装，省时省力；对力传感器的承托更加稳定有力，在力传感器与支撑盘12A限位后能够对力传感器施加一定的拉力，能有效克服油吸力存在情况下力传感器难以拆卸的困难，能够有效防止意外情况下力传感器坠落损坏。

为了减小连接盘11A与支撑盘12A间的摩擦阻力，优选的，如图2-图4所示，所述凹槽111A的中部设置有沿其轴向向上凸起的凸缘112A，由凸缘112A、凹槽111A的内壁及凹槽111A的槽底包围形成环形的滑槽113A；在凸缘112A的外周套装有环形的可在滑槽113A内滑动的圆杆121A；所述支撑盘12A自由支撑于圆杆121A上。

通过圆杆121A设置于连接盘11A与支撑盘12A之间，减小了摩擦面，从而降低了摩擦阻力。通过凸缘112A对圆杆121A构成径向限位，使其可沿凸缘112A外周旋转运动，而支撑盘12自由支撑在圆杆121A上，从而更利于支撑盘12A旋转运动。

用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘12A的限位装置，可以是与连接盘11A相连接的环抱力传感器的抱箍等，但是，抱箍环抱力传感器外周，与力传感器安装在一起或者将其与力传感器拆卸时，操作不变，且因二者接触范围大，二者装拆时，碰撞概率增大，造成力传感器损坏的概率增大。

作为优选方式，如图2和图4所示，所述限位装置为限位套14A，所述限位套14A设置于连接盘11A的上方，并与连接盘11A可拆卸连接；由所述限位套14A的内壁与支撑盘12A的上表面包围形成与MTSA三轴力传感器适配的安置腔15A；在所述限位套14A上设置有用于锁定力传感器相对位置的锁紧件。

为了避免力传感器对支撑盘12A各处的压力不均，导致支撑盘12A某端部上翘，造成力传感器轴线偏离安装位置，优选的，所述限位套14A的内壁沿其径向向内延伸并凸出至连接盘11A的凹槽111A内；由限位套14A向内延伸的凸出部分的底面构成支撑盘12A的竖向限位。

锁紧件可以为吸盘等，但是吸盘的吸附稳定性受力传感器表面的平整度等因素的影响，选的，所述锁紧件为沿限位套14A径向设置并穿过限位套14A的限位螺杆141A，所述限位螺杆141A与限位套14A螺纹配合连接。限位螺杆141A成本低廉、操作方便且适应性强。

优选的，如图2所示，所述千斤顶2A包括底部脚座21A、顶部支撑台22A和位于脚座21A和支撑台22A之间驱动支撑台22A上下移动的顶升机构；所述顶升机构包括四根传动杆23A，四根传动杆23A中两两一组形成两个肘形传动件；每个肘形传动件配置一个连接耳座24A；每个肘形传动件中的两根传动杆23A与连接耳座24A相铰接；两个肘形传动件相对设置形成各边等长的平行四边形结构，其一端与安装于脚座21A的底部耳座25A铰接，另一端与安装于支撑台22A的顶部耳座26A铰接；每两根传动杆23A配置一个连接耳座24A；并沿平行四边形结构的对角线方向设置有第一螺纹杆27A，所述第一螺纹杆27A与连接耳座24A螺纹配合连接以驱动肘形传动件伸长和压缩。

通过驱动第一螺纹杆27A转动实现力传感器托举座1A的上升和下降，操作简单，控制方便，使力传感器升降简单高效。第一螺纹杆27A可以手动驱动，也可以电动驱动。

优选的，所述连接耳座24A为带有容纳对应传动杆23A的槽结构的的槽形构件；所述底部耳座25A为带有容纳对应传动杆23A的槽结构的槽形构件；所述顶部耳座26A也为带有容纳对应传动杆23A的槽结构的槽形构件。连接耳座24A、底部耳座25A和顶部耳座26A可以是形构件，但是槽形构件强度更大。

支撑台22A可以与连接盘11A直接连接，但是，要达到一定的升降范围，需要千斤顶的规格满足要求。优选的，所述支撑台22A通过一组支撑杆3A与连接盘11A相连接；在支撑杆3A上设置有螺纹，在支撑台22A的上、下表面面固定连接有与支撑杆3A上螺纹适配的螺母31A，所述支撑杆3A穿过支撑台22A与支撑台22A上、下表面的螺母31A螺纹连接。

通过支撑杆3A和螺母31A连接支撑台22A与连接盘11A，使得在支撑台22A与连接盘11A之间形成另外一道升降结构，从而可以降低千斤顶2A的规格。一旦支撑盘12A偏离水平位置，还可以通过支撑杆3A和螺母31A进行微调。

为了方便观察三轴室内力传感器限位孔和底面中心孔的位置，指导调节对中情况，以方便力传感器的拆装。优选的，如图2所示，在所述支撑台22A的上表面设置有平面镜4A，所述操作通道13A和平面镜4A在支撑台22A上表面的正投影相重合；且所述平面镜4A通过球铰链铰接于支撑台22A。平面镜4A通过球铰链铰接于支撑台22A，使平面镜4A可以根据需要进行俯仰、旋转运动。

为了利用MTS试验机自身结构安装该装置，优选的，如图2所示，所述脚座21A上设置有与MTS液压伺服台5A的中心对中销适配的定位孔211A。在该装置与MTS液压伺服台5A对中且利用螺栓固定的状态下，一方面可利用装置自身的升降对力传感器进行升降，另一方面，在装置自身升降有限的情况下也可以利用MTS自身的加载系统对该装置及力传感器进行升降。

如图5所示，MTS三轴传感器对位安装装置：主杆2B，副杆14B，限位套杆3B，对孔套杆5B和相关附属构件，所述主杆2B用于中心螺纹孔对孔，副杆14B用于限位孔对孔，套于主杆2B外的筒形套杆限位套杆3B用于保证主杆2B与所述副杆14B保持水平且主杆2B和副杆14B的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，主杆2B和副杆14B之间的刚性连接保证了主杆2B与副杆14B之间保持水平且主杆2B和副杆14B的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔，所述中心螺纹孔和外围限位孔均位于MTS试验机上，所述限位套杆3B上设置有两个牛腿结构上牛腿15B和下牛腿16B，所述上牛腿15B的端部圆孔轴线与下牛腿16B端部圆孔轴线重合，所述上牛腿15B的端部圆孔轴线与下牛腿16B端部圆孔轴线平行于主杆2B的轴线，所述副杆14B上固定有圆形磁块6B，所述圆形磁块6B用于吸附副杆14B外套设的对孔套杆5B，所述对孔套杆5B的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆5B上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述主杆2B由螺纹杆17B，光滑圆柱18B和带水平孔的光滑圆柱19B三部分构成，所述螺纹杆17B可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱13B下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆2B中部，所述限位套杆3B套于光滑圆柱18B上，

所述主杆2B上设置有水平柱形短杆1B，所述水平柱形短杆1B穿过主杆2B的带水平孔的光滑圆柱19B上设置的圆孔，所述水平柱形短杆1B在插入带水平孔的光滑圆柱19B的圆孔后可旋转主杆2B使螺纹杆17B试验机三轴室内实心刚性柱13B下端的螺纹孔。

所述副杆14B由副杆杆头主体9B和副杆主体20B构成，所述副杆主体20B为圆柱杆，所述副杆杆头主体9B通过弹簧8B与副杆主体20B相连，副杆14B上部副杆杆头主体9B设置有可滚动钢球10B，所述副杆杆头主体9B外径小于外围限位孔内径，副杆杆头主体9B可深入限位孔，所述副杆主体20B通过水平柱形销钉7B固定在上牛腿15B上，所述副杆14B主体为圆柱杆，副杆14B上部副杆杆头主体9B设置有可滚动钢球10B，所述副杆杆头主体9B外径小于外围限位孔内径，副杆杆头主体9B可深入限位孔。主杆2B上还设置有水平柱形短杆1B，所述水平柱形短杆1B穿过主杆2B的带水平孔的光滑圆柱19B上设置的圆孔，所述水平柱形短杆1B在插入带水平孔的光滑圆柱19的圆孔后可旋转主杆2B使螺纹杆17B试验机三轴室内实心刚性柱13BB下端的螺纹孔，所述水平柱形短杆1B在主杆2上螺纹杆17B进入螺纹孔时候提供外力作力点。

限位套杆3B为筒形套杆，所述限位套杆3B上设置有两个牛腿结构上牛腿15B和下牛腿16B，所述上牛腿15B的端部圆孔轴线与下牛腿16B端部圆孔轴线重合，所述上牛腿15B的端部圆孔轴线与下牛腿16B端部圆孔轴线平行于主杆2B的轴线。

主杆2B与副杆14B保持水平且主杆2B和副杆14B的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，上牛腿15B的端部圆孔轴线与下牛腿16B端部圆孔轴线重合，上牛腿15B的端部圆孔轴线与下牛腿16B端部圆孔轴线平行于主杆2B的轴线。

副杆14B由副杆主体20B和副杆杆头主体9B构成，所述副杆杆头主体9B设置有可滚动钢球10B，所述副杆杆头主体9B外径小于外围限位孔内径，所述副杆主体20B上设置有水平柱形销钉7B。

作为优选地，所述弹簧8B还可以为生耳等具有收缩性的结构。

如图6所示，为限位孔准确对孔装置的放松或对孔状态，所述副杆主体4B下端位于上刻度线11B处，其中，放松是指副杆14B可以自由伸缩，对孔是指副杆杆头主体9B进入实心刚性柱下13B端的限位孔。当处于放松状态时，弹簧8B处于自由状态，此时弹簧8B的长度等于原长；当处于对孔状态时，弹簧8B发生形变，尚未进入锁定状态，此时弹簧8B长度小于原长。

如图7所示，为限位孔准确对孔装置的收缩或寻孔状态，所述副杆主体4B位于下刻度线12B处，其中，收缩指对孔完成后收缩副杆使杆头退出实心刚性柱13B下端的限位孔，寻孔指主杆螺纹杆段进入实心刚性柱13B下端的中心螺纹孔后副杆随套杆旋转过程中寻找限位孔。当处于收缩状态时，弹簧8B发生弹性形变使长度缩短，此时，弹簧8B长度小于原长，可以从限位孔内推出，当处于寻孔状态时，弹簧8B处于锁定状态，弹性形变量达到最大，此时弹簧8B的长度小于原长，弹簧8B在寻孔过程中保持形变量最大能够有效减小弹簧8B发生扭转变形，减少副杆杆头主体9B在寻孔过程中的位移，提高寻孔精度。

Claims (8)

1.一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，包括MTS三轴试验机以及与MTS三轴试验机连接的控制系统，所述MTS三轴试验机由刚性架，高温高压三轴室以及三轴室底座组成，所述刚性架上搭载高温高压三轴室和三轴室底座，所述高温高压三轴室与三轴室底座垂直相对，所述高温高压三轴室中轴线与所述三轴室底座中轴线重合，所述控制系统包括用于数据处理的工作站，用于控制工作站和总控制器的手动控制器，所述工作站与手动控制器同时与总控制器连接，所述总控制器用于控制围压控制系统，温度控制系统，渗流控制系统和加载控制系统，其特征在于：MTS三轴试验机还包括三轴力传感器限位孔准确对孔装置(2)和用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置(1)，所述三轴力传感器限位孔准确对孔装置(2)搭载在用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置(1)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：

用于MTS三轴力传感器拆装的承托装置，包括：传感器托举座(1A)和支撑于MTS液压伺服台(5A)用于顶升传感器托举座(1A)的千斤顶(2A)；所述传感器托举座(1A)包括与千斤顶(2A)相连接的连接盘(11A)、用于支撑MTS三轴力传感器的支撑盘(12A)以及用于进行MTS三轴力传感器拆装的操作通道(13A)；所述连接盘(11A)上设置有向下凹陷的凹槽(111A)，所述支撑盘(12A)位于凹槽(111A)内且自由支撑于连接盘(11A)上，并由凹槽(111A)的侧壁对支撑盘(12A)构成径向限位；所述连接盘(11A)和支撑盘(12A)均为中部设置有通孔的环状，由连接盘(11A)和支撑盘(12A)上的通孔构成操控操作通道(13A)；并设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘(12A)的限位装置；

三轴力传感器限位孔准确对孔装置，包括：用于中心螺纹孔对孔的主杆(2B)，用于限位孔对孔的副杆(14B)，所述主杆(2B)与所述副杆(14B)保持水平且主杆(2B)和副杆(14B)的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，套于主杆(2B)外的限位套杆(3B)用于保证主杆(2B)与所述副杆(14B)保持水平且主杆(2B)和副杆(14B)的中心间距等于中心螺纹孔和外围限位孔中心间距，所述限位套杆(3B)为筒形套杆，所述限位套杆(3B)上设置有两个牛腿结构上牛腿(15B)和下牛腿(16B)，所述上牛腿(15B)的端部圆孔轴线与下牛腿(16B)端部圆孔轴线重合，所述上牛腿(15B)的端部圆孔轴线与下牛腿(16B)端部圆孔轴线平行于主杆(2B)的轴线，所述副杆主体(20B)上固定有圆形磁块(6B)，所述圆形磁块(6B)用于吸附副杆主体(20B)外套设的对孔套杆(5B)，所述对孔套杆(5B)的内径与传感器上设置的限位孔内钢销内径相等，在所述对孔套杆(5B)上进行标记，标记出第一刻度线和第二刻度线，所述第一刻度线对应放松或对孔状态，所述第二刻度线对应收缩和寻孔状态，所述副杆(14B)由副杆杆头主体(9B)和副杆主体(20B)构成，所述副杆杆头主体(9B)通过弹簧(8B)与副杆主体(20B)相连。

3.根据权利要求2所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：所述凹槽(111A)的中部设置有沿其轴向向上凸起的凸缘(112A)，由凸缘(112A)、凹槽(111A)的内壁及凹槽(111A)的槽底包围形成环形的滑槽(113A)；在凸缘(112A)的外周套装有环形的可在滑槽(113A)内滑动的圆杆(121A)；所述支撑盘(12A)自由支撑于圆杆(121A)上；所述限位装置为限位套(14A)，所述限位套(14A)设置于连接盘(11A)的上方，并与连接盘(11A)可拆卸连接；由所述限位套(14A)的内壁与支撑盘(12A)的上表面包围形成与MTS三轴力传感器适配的安置腔(15A)；在所述限位套(14A)上设置有用于锁定传感器相对位置的锁紧件；所述千斤顶(2A)包括底部脚座(21A)、顶部支撑台(22A)和位于脚座(21A)和支撑台(22A)之间驱动支撑台(22A)上下移动的顶升机构；所述顶升机构包括四根传动杆(23A)，四根传动杆(23A)中两两一组形成两个肘形传动件；每个肘形传动件配置一个连接耳座(24A)；每个肘形传动件中的两根传动杆(23A)与连接耳座(24A)相铰接；两个肘形传动件相对设置形成各边等长的平行四边形结构，其一端与安装于脚座(21A)的底部耳座(25A)铰接，另一端与安装于支撑台(22A)的顶部耳座(26A)铰接；每两根传动杆(23A)配置一个连接耳座(24A)；并沿平行四边形结构的对角线方向设置有第一螺纹杆(27A)，所述第一螺纹杆(27A)与连接耳座(24A)螺纹配合连接以驱动肘形传动件伸长和压缩；所述脚座(21A)上设置有与MTS液压伺服台(5A)的中心对中销适配的定位孔(211A)。

4.根据权利要求3所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：所述限位套(14A)的内壁沿其径向向内延伸并凸出至连接盘(11A)的凹槽(111A)内；由限位套(14A)向内延伸的凸出部分的底面构成支撑盘(12A)的竖向限位；所述锁紧件为沿限位套(14A)径向设置并穿过限位套(14A)的限位螺杆(141A)，所述限位螺杆(141A)与限位套(14A)螺纹配合连接；所述连接耳座(24A)为带有容纳对应传动杆(23A)的槽结构的槽形构件；所述底部耳座(25A)为带有容纳对应传动杆(23A)的槽结构的槽形构件；所述顶部耳座(26A)也为带有容纳对应传动杆(23A)的槽结构的槽形构件。

5.根据权利要求3所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：所述支撑台(22A)通过一组支撑杆(3A)与连接盘(11A)相连接；在支撑杆(3A)上设置有螺纹，在支撑台(22A)的上、下表面面固定连接有与支撑杆(3A)上螺纹适配的螺母(31A)，所述支撑杆(3A)穿过支撑台(22A)与支撑台(22A)上、下表面的螺母(31A)螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：在所述支撑台(22A)的上表面设置有平面镜(4A)，所述操作通道(13A)和平面镜(4A)在支撑台(22A)上表面的正投影相重合；且所述平面镜(4A)通过球铰链铰接于支撑台(22A)。

7.根据权利要求2所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：所述副杆主体(20B)与上牛腿(15B)通过水平柱形销钉(7B)固定；所述主杆(2B)由第二螺纹杆(17B)，光滑圆柱(18B)和带水平孔的光滑圆柱(19B)构成，所述第二螺纹杆(17B)可旋转进入试验机三轴室内实心刚性柱(13B)下端的螺纹孔，所述光滑圆柱位于主杆(2B)中部，所述限位套杆(3B)套于光滑圆柱(18B)上；所述主杆(2B)上还设置有水平柱形短杆(1B)，所述水平柱形短杆(1B)穿过主杆(2B)的带水平孔的光滑圆柱(19B)上设置的圆孔，所述水平柱形短杆(1B)在插入带水平孔的光滑圆柱(19B)的圆孔后可旋转主杆(2B)使第二螺纹杆(17B)试验机三轴室内实心刚性柱(13B)下端的螺纹孔；所述副杆(14B)的副杆主体(20B)为圆柱杆，副杆(14B)上部副杆杆头主体(9B)设置有可滚动钢球(10B)，所述副杆杆头主体(9B)外径小于外围限位孔内径。

8.根据权利要求7所述的一种深地高温高压环境下岩石损伤力学测试系统，其特征在于：所述弹簧(8B)为圆柱状的压缩弹簧。