WO2018086185A1 - 一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置 - Google Patents

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    • G01B21/32—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid

Definitions

  • the invention relates to a circumferential and axial strain measuring device for rock-like samples, belonging to the technical field of geotechnical engineering.
  • the present invention provides a circumferential and axial strain measuring device for a rock-like sample.
  • the present invention provides a circumferential and axial strain measuring device for a rock-like sample, comprising a base, a ring frame, a sensor and a pressure head;
  • the base comprises three concentric cylinders, respectively a first cylinder, a second cylinder and a third cylinder having a reduced cross-sectional area, the second cylinder being placed on the first cylinder, the third cylinder Placed on the second cylinder, and the second cylindrical upper surface is uniformly disposed at the edge
  • the ring frame comprises a square column, a ring, a long column and a hollow cylinder.
  • the square column is three, evenly distributed at the edge of the upper surface of the second cylinder, and the ring is sleeved in the middle of the sample. And connecting, by a long rod, an upper end portion of the square column, the side wall of the ring is evenly provided with at least four through holes for placing a sensor, and the lower end of the long column is fixed at a hollow cylinder for placing a sensor on the upper end;
  • the indenter includes a center pillar and an epitaxial ring sleeved on the center pillar.
  • the center pillar is pressed against the upper surface of the sample, and the sensor probe on the hollow cylinder is in contact with the lower surface of the epitaxial ring.
  • the upper end of the square column is provided with a cross opening, and the end of the long rod is embedded in the cross opening.
  • an elastic rubber gasket is disposed on the bottom surface of the cross opening.
  • a steel pressing piece is disposed on the upper end of the cross opening, and the steel pressing piece is placed on the long rod.
  • a groove is formed at a position of the end of the through hole at the outer wall of the ring, and the outer end of the sensor rod has a protrusion matched with the groove.
  • the material of the middle column is a heat-treated 2Cr13 model steel, and the epitaxial ring is made of aluminum.
  • the present invention provides a circumferential and axial strain measuring device for a rock-like sample, which can integrate an axial strain and a circumferential strain measuring device, and the circumferential direction measurement can be Unaffected by the deformation of the rubber sleeve of the wrapped sample, it can be refined Exact measurement of the circumferential deformation of the sample, and the range and measurement range is large, the structure is simple, and it is not easy to be damaged due to the rock becoming too large; the rubber gasket of the invention can effectively reduce the axial deformation of the sample to measure the circumferential deformation
  • the effect of the groove and the protrusion of the invention can well solve the technical problem of damaging the sensor probe when the sample is installed, and the operation is simple and convenient to use.
  • Figure 1 is a schematic view showing the structure of the present invention
  • Figure 2 is a schematic view showing the structure of the ring frame of the present invention.
  • the present invention provides a circumferential and axial strain measuring device for a rock-like sample, comprising a base, a ring frame, a sensor and a pressure head;
  • the base 1 includes three concentric cylinders, respectively a first cylinder 11, a second cylinder 12 and a third cylinder 13 whose cross-sectional area is sequentially reduced, and the second cylinder 12 is placed on the first cylinder 11
  • the third cylinder 13 is placed on the second cylinder 12, and four inlet and outlet oil holes 14 and three wire insertion members 15 are uniformly disposed at the upper surface edge of the second cylinder 12, and the wire insertion wires are each Four electrical jacks are provided on the component 15; the third cylinder 13 is placed Set the sample;
  • the ring frame 2 includes a square column 21, a ring 22, a long column 23 and a hollow cylinder 24.
  • the square column 21 is three, evenly distributed at the upper surface edge of the second cylinder 12, and the ring 22
  • the sleeve is disposed at an intermediate position of the sample, and is connected to the upper end portion of the square column 21 by a long rod 25.
  • the side wall of the ring 22 is uniformly provided with at least four through holes for placing
  • the sensor 3, the lower end of the long post 23 is fixed on the ring 22, the upper end is provided with a hollow cylinder 24 for placing the sensor 3;
  • the upper end portion of the square column 21 is provided with a cross opening 26, and the end of the long rod 25 is embedded in the cross opening 26, and the bottom surface of the cross opening 26 is provided with an elastic rubber spacer 27, which effectively reduces the sample axis.
  • the effect of deformation on the measurement of the circumferential deformation, the upper end portion is provided with a piece of steel pressing piece 28, and in operation, the steel pressing piece is placed on the long rod;
  • a groove is formed at a position of the end of the through hole at the outer wall of the ring 22, and a bump 29 is formed at the rear end of the sensor rod.
  • the bump 29 is stuck on the outer wall of the ring before the test, and the sample is installed. After that, the bump is stuck in the groove to prevent friction on the sensor probe during installation and protect the sensor.
  • the indenter includes a middle column and an epitaxial ring sleeved on the middle column.
  • the middle column is pressed against the upper surface of the sample, and the sensor probe on the hollow cylinder is in contact with the lower surface of the epitaxial ring;
  • the column is a heat-treated 2Cr13 model steel, the epitaxial ring is a light material such as aluminum material, or a light substitute material such as plexiglass, carbon fiber material, and the like.

Abstract

一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，包括底座（1）、环轴架（2）、传感器（3）和压头（4）；底座（1）包括三个同心的圆柱，分别为横截面积依次减小的第一圆柱（11）、第二圆柱（12）和第三圆柱（13），第二圆柱（12）置于第一圆柱（11）上，第三圆柱（13）置于第二圆柱（12）上；环轴架（2）包括方柱（21）、圆环（22）、长柱（23）和中空圆柱（24），方柱（21）为三根，均匀分布在第二圆柱（12）上表面边缘处，圆环（22）套设在试样（5）中间位置，并通过长杆（25）与方柱（210）上的上端部相连，圆环（22）的侧壁上均匀设有至少3个通孔，通孔用于放置传感器（3），长柱（23）的下端部固定在圆环（22）上，上端部设有用于放置传感器（3）的中空圆柱（24）；压头（4）包括中柱（41）和套设在中柱（41）上的外延环（42），使用时，中柱（41）压在试样（5）的上表面，中空圆柱（24）上的传感器（3）探头与外延环（42）的下表面接触。

Description

一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置 技术领域
本发明涉及一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，属于岩土工程技术领域。
背景技术
岩石种类繁多，性质复杂，目前室内试验都是分开单独测量(类)岩石轴向应变和环向应变数据，轴向应变和环向应变的测量通常是使用电阻应变片或改进的电阻应变计。现有的方法只能测量应变片所在位置的局部应变，测量范围小，且操作复杂；其他一些改进的电阻应变计灵敏度低，寿命短，测量误差大，操作不便，其中室内试验的环向应变测量已经成为岩石特性研究的掣肘，为此，需要有一种高精度、大量程的环-轴一体应变测量装置来解决此类问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，包括底座、环轴架、传感器和压头；
所述底座包括三个同心的圆柱，分别为横截面积依次减小的第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，所述第二圆柱置于所述第一圆柱上，所述第三圆柱置于所述第二圆柱上，所述第二圆柱上表面边缘处均匀设 有四个进出油孔和三个插线部件，每个所述插线部件上设有四个电插孔；所述第三圆柱上放置试样；
所述环轴架包括方柱、圆环、长柱和中空圆柱，所述方柱为三根，均匀分布在所述第二圆柱上表面边缘处，所述圆环套设在试样中间位置，并通过长杆与所述方柱上的上端部相连，所述圆环的侧壁上均匀设有至少4个通孔，所述通孔用于放置传感器，所述长柱的下端部固定在圆环上，上端部设有用于放置传感器的中空圆柱；
所述压头包括中柱和套设在所述中柱上的外延环，使用时，中柱压在试样的上表面，中空圆柱上的传感器探头与外延环的下表面接触。
进一步，所述方柱的上端部设有十字开口，所述长杆的端部嵌入十字开口内。
进一步，所述十字开口的底面上设有弹性橡胶垫片。
进一步，所述十字开口上端部设置一块钢制压片，且所述钢制压片置于所述长杆上。
进一步，所述圆环的外壁上通孔端部的位置处设有凹槽，传感器杆外端部有一个与所述凹槽相配的凸块。
进一步，所述中柱的材质为经过热处理的2Cr13型号钢，外延环为铝制材料。
本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，可以将轴向应变和环向应变测量装置一体化，且环向测量可以不受包裹试样的橡胶套变形的影响，可以精 确的测量试样的环向变形，且量程和测量范围大，结构简单，不易因岩石变成过大而损坏；本发明的橡胶垫片可以有效减小试样轴向变形对环向变形测量的影响，本发明的凹槽和凸起的相互配合，可以很好的解决安装试样时损伤传感器探头的技术问题，而且操作简单，使用方便。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2本发明环轴架结构示意图。
其中，1底座；2环轴架；3传感器；4压头；5试样；11第一圆柱；12第二圆柱；13第三圆柱；14进出油孔；15插线部件；21方柱；22圆环；23长柱；24中空圆柱；25长杆；26十字开口；27橡胶垫片；28钢制压片；29凸起；41中柱；42外延环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-2所示，本发明提供一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，包括底座、环轴架、传感器和压头；
所述底座1包括三个同心的圆柱，分别为横截面积依次减小的第一圆柱11、第二圆柱12和第三圆柱13，所述第二圆柱12置于所述第一圆柱11上，所述第三圆柱13置于所述第二圆柱12上，所述第二圆柱12上表面边缘处均匀设有四个进出油孔14和三个插线部件15，每个所述插线部件15上设有四个电插孔；所述第三圆柱13上放 置试样；
所述环轴架2包括方柱21、圆环22、长柱23和中空圆柱24，所述方柱21为三根，均匀分布在所述第二圆柱12上表面边缘处，所述圆环22套设在试样中间位置，并通过长杆25与所述方柱21上的上端部相连，所述圆环22的侧壁上均匀设有至少4个通孔，所述通孔用于放置传感器3，所述长柱23的下端部固定在圆环22上，上端部设有用于放置传感器3的中空圆柱24；
所述方柱21的上端部设有十字开口26，所述长杆25的端部嵌入十字开口26内，所述十字开口26的底面上设有弹性橡胶垫片27，有效减小试样轴向变形对环向变形测量的影响，上端部设置一块钢制压片28，工作时，所述钢制压片置于所述长杆上；
所述圆环22的外壁上通孔端部的位置处设有凹槽，传感器杆的后端有一个凸块29，进行试验前凸块29卡在在圆环的外壁上，将试样安装好后，将凸块卡在凹槽内，防止安装时对传感器的探头产生摩擦，保护传感器。
所述压头包括中柱和套设在所述中柱上的外延环，使用时，中柱压在试样的上表面，中空圆柱上的传感器探头与外延环的下表面接触；所述中柱为经过热处理的2Cr13型号钢，外延环为轻型材料如铝制材料，或轻型替代材料如有机玻璃，碳纤维材料等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

  1. 一种用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，其特征在于：包括底座、环轴架、传感器和压头；
    所述底座包括三个同心的圆柱，分别为横截面积依次减小的第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，所述第二圆柱置于所述第一圆柱上，所述第三圆柱置于所述第二圆柱上，所述第二圆柱上表面边缘处均匀设有四个进出油孔和三个插线部件，每个所述插线部件上设有四个电插孔；所述第三圆柱上放置试样；
    所述环轴架包括方柱、圆环、长柱和中空圆柱，所述方柱为三根，均匀分布在所述第二圆柱上表面边缘处，所述圆环套设在试样中间位置，并通过长杆与所述方柱上的上端部相连，所述圆环的侧壁上均匀设有至少4个通孔，所述通孔用于放置传感器，所述长柱的下端部固定在圆环上，上端部设有用于放置传感器的中空圆柱；
    所述压头包括中柱和套设在所述中柱上的外延环，使用时，中柱压在试样的上表面，中空圆柱上的传感器探头与外延环的下表面接触。
  2. 根据权利要求1所述的用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，其特征在于：所述方柱的上端部设有十字开口，所述长杆的端部嵌入十字开口内。
  3. 根据权利要求2所述的用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，其特征在于：所述十字开口的底面上设有弹性橡胶垫片。
  4. 根据权利要求2所述的用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，其特征在于：所述十字开口上端部设置一块钢制压片，且所述钢制压片置于所述长杆上。
  5. 根据权利要求1所述的用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，其特征在于：所述圆环的外壁上通孔端部的位置处设有凹槽，传感器杆外端部有一个与所述凹槽相配的凸块。
  6. 根据权利要求1所述的用于类岩石试样的环向和轴向应变测量装置，其特征在于：所述中柱的材质为经过热处理的2Cr13型号钢，外延环为铝制材料。
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