現場巖體流變試驗儀及其測試方法

2023-06-09 16:59:51

專利名稱：現場巖體流變試驗儀及其測試方法
技術領域：
本發明涉及一種在現場測試巖體流變特性的試驗裝置，更具體地說它是一種現場巖體流變試驗儀，本發明還涉及使用這種巖體流變試驗儀的測試方法。它適用於現場巖體載荷流變試驗、剪切流變試驗及三軸流變試驗，屬於巖體力學試驗技術領域。
背景技術：
現場巖體流變試驗與室內巖石流變試驗相比，具有以下特點(1)試件尺寸大，因而加載設備出力大；( 試驗環境潮溼；C3)試驗場所不固定。目前適用於室內巖石流變試驗的恆載方式應用於現場巖體流變試驗時，存在不足之處滾珠絲杆、砝碼配重穩壓方式出力偏小；電機伺服、數字伺服穩壓方式易受潮溼環境影響，可靠性差；一個巖體工程，往往需要進行不同類型的現場流變試驗，而現有試驗儀器通用性差。儲能器、水壓穩壓方式亦有不足儲能器通過在較大的容器內儲存有壓氣體或液體，補充壓力損失，當試件變形較大時，其壓力補償能力不能滿足要求；水壓穩壓方式設備笨重、液壓系統複雜，可操作性、可靠性均較差。

發明內容
本發明的第一目的在於克服上述現有背景技術的不足之處，而提供一種現場巖體流變試驗儀，本發明的第二目的在於提供一種採用現場巖體流變試驗儀的測試方法。本發明的目的是通過如下措施來達到的現場巖體流變試驗儀，它包括載荷系統和測量系統，其特徵在於載荷系統主要由氣泵、氣液泵、加載設備組成，測量系統主要由壓力傳感器、位移傳感器、計算機組成；所述的氣泵通過氣管與氣液泵連接，氣液泵上有調壓閥，所述氣液泵的另一端通過液壓管經控制閥連接加載設備，所述的加載設備安裝於巖體試件表面，通過液壓管與氣液泵連接，所述的位移傳感器安裝於試件的位移測點，通過數據線與計算機連接，計算機通過數據線與壓力傳感器連接。在上述技術方案中，所述的加載設備或為單個千斤頂或液壓鋼枕，或為多個千斤頂或液壓鋼枕並連。在上述技術方案中，所述壓力傳感器和加載設備有控制閥。在上述技術方案中，所述加載設備為多個千斤頂或液壓鋼枕)並連時，所述的單個千斤頂或液壓鋼枕與單個試件分別相接。現場巖體流變試驗儀的測試方法，它包括如下步驟(1)、氣泵1通過氣管與氣液泵連接，為氣液泵提供有壓氣源；設定氣泵的啟動氣壓閥值及停止運行的氣壓閥值，當氣泵的氣缸內的氣壓低於時，氣泵自動啟動，直至氣缸內的氣壓達到，氣泵停止運行；O)、氣液泵的另一端通過液壓管經控制閥連接加載設備，並為加載設備提供恆定液壓；先關閉控制閥，調節調壓閥，氣液泵開始運行，直至壓力傳感器壓力值達到試驗壓力並保持恆定，氣液泵停止運行；開啟控制閥，通過加載設備給試件施加荷載，液壓下降，氣液泵再次運行，直至液壓恢復到試驗壓力，氣液泵停止運行；氣泵的啟動氣壓閥值的設定，使得當氣液泵的液壓達到試驗壓力時，氣液泵的氣壓低於氣泵的啟動氣壓閥值；(3)、加載設備安裝於巖體試件表面，通過液壓管與氣液泵連接，並為巖體試件提供試驗荷載；當試件在加載設備的作用下產生變形時，液壓降低，氣液泵開始運行，直至液壓恢復到試驗壓力，氣液泵停止運行；0)、位移傳感器安裝於試件的位移測點，通過數據線與計算機連接，測量試件的位移測點處的位移；(5)、計算機通過數據線與位移傳感器、壓力傳感器連接，實時記錄試件的變形、試驗壓力，並形成圖表，完成測試過程。本發明的有益效果是①載荷系統採用機械控制，適用於洞室內的潮溼環境。②載荷系統通用性好，可根據需要，連接不同類型、不同數量的加載設備，可提供高試驗荷載、可同時進行多點巖體載荷蠕變試驗。③各構件體積小、重量輕，載荷系統各構件採用標準液壓管或氣管連接，測量系統各構件採用標準數據線連接，流變試驗儀拆卸、安裝、搬運、布置方便，適用於現場試驗環境。


圖1為現場巖體流變試驗儀結構示意圖。圖中1.氣泵，2.氣液泵，3.調壓閥，4.壓力傳感器，5.控制閥，6.加載設備，7.位移傳感器，8.計算機，9.巖體試件(或稱試件)，Pl.啟動氣壓閥值，P2.停止運行的氣壓閥值，P3.試驗壓力。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的的實施情況，但它們並不構成對本發明的限定， 僅作舉例而已.同時通過說明本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。參閱附圖1可知本發明現場巖體流變試驗儀，它包括載荷系統和測量系統，載荷系統主要由氣泵1、氣液泵2、加載設備6組成，測量系統主要由壓力傳感器4、位移傳感器 7、計算機8組成；所述的氣泵1通過氣管與氣液泵2連接，氣液泵2上有調壓閥3，所述氣液泵2的另一端通過液壓管經控制閥4連接加載設備6，所述的加載設備6安裝於巖體試件 9表面，通過液壓管與氣液泵2連接，所述的位移傳感器7安裝於試件9的位移測點，通過數據線與計算機8連接，計算機8通過數據線與壓力傳感器4連接。述的加載設備6或為單個千斤頂或液壓鋼枕，或為多個千斤頂或液壓鋼枕並連。所述壓力傳感器4和加載設備 6有控制閥5。所述加載設備6為多個千斤頂或液壓鋼枕)並連時，所述的單個千斤頂或液壓鋼枕與單個試件分別相接。現場巖體流變試驗儀的測試方法，它包括如下步驟(1)、氣泵1通過氣管與氣液泵2連接，為氣液泵2提供有壓氣源；設定氣泵1的啟動氣壓閥值Pl及停止運行的氣壓閥值P2，當氣泵1的氣缸內的氣壓低於Pl時，氣泵1自動啟動，直至氣缸內的氣壓達到P2，氣泵1停止運行；(2)、氣液泵2的另一端通過液壓管經控制閥4連接加載設備6，並為加載設備6提供恆定液壓；先關閉控制閥4，調節調壓閥3，氣液泵2開始運行，直至壓力傳感器4壓力值達到試驗壓力P3並保持恆定，氣液泵2停止運行；開啟控制閥4，通過加載設備6給試件9 施加荷載，液壓下降，氣液泵2再次運行，直至液壓恢復到試驗壓力P3，氣液泵2停止運行； 氣泵1的啟動氣壓閥值Pl的設定，使得當氣液泵2的液壓達到試驗壓力P3時，氣液泵2的氣壓低於氣泵1的啟動氣壓閥值Pl ；(3)、加載設備6安裝於巖體試件9表面，通過液壓管與氣液泵2連接，並為巖體試件9提供試驗荷載；當試件9在加載設備6的作用下產生變形時，液壓降低，氣液泵2開始運行，直至液壓恢復到試驗壓力P3，氣液泵2停止運行；(4)、位移傳感器7安裝於試件9的位移測點，通過數據線與計算機8連接，測量試件9的位移測點處的位移；(5)、計算機8通過數據線與位移傳感器7、壓力傳感器4連接，實時記錄試件9的變形、試驗壓力，並形成圖表，完成測試過程。本發明中氣液泵提供長期恆壓荷載，可根據現場試驗需要，選用不同數量、不同類型的加載設備，並且不受潮溼環境的影響；採用計算機自動採集系統自動採集位移、壓力數據。克服了現有試驗裝置在穩壓性能、可靠性、通用性方面的不足。
權利要求
1.現場巖體流變試驗儀，它包括載荷系統和測量系統，其特徵在於載荷系統主要由氣泵(1)、氣液泵O)、加載設備(6)組成，測量系統主要由壓力傳感器G)、位移傳感器(7)、 計算機⑶組成；所述的氣泵⑴通過氣管與氣液泵⑵連接，氣液泵⑵上有調壓閥⑶， 所述氣液泵( 的另一端通過液壓管經控制閥(4)連接加載設備(6)，所述的加載設備(6) 安裝於巖體試件(9)表面，通過液壓管與氣液泵(2)連接，所述的位移傳感器(7)安裝於試件(9)的位移測點，通過數據線與計算機(8)連接，計算機(8)通過數據線與壓力傳感器連接。
2.根據權利要求1所述的現場巖體流變試驗儀，其特徵在於所述的加載設備(6)或為單個千斤頂或液壓鋼枕，或為多個千斤頂或液壓鋼枕並連。
3.根據權利要求1所述的現場巖體流變試驗儀，其特徵在於所述壓力傳感器(4)和加載設備(6)有控制閥(5)。
4.根據權利要求2所述的現場巖體流變試驗儀，其特徵在於所述加載設備(6)為多個千斤頂或液壓鋼枕並連時，所述的單個千斤頂或液壓鋼枕與單個試件分別相接。
5.現場巖體流變試驗儀的測試方法，其特徵在於它包括如下步驟(1)、氣泵(1)通過氣管與氣液泵( 連接，為氣液泵( 提供有壓氣源；設定氣泵(1) 的啟動氣壓閥值(Pl)及停止運行的氣壓閥值(P2)，當氣泵(1)的氣缸內的氣壓低於(Pl) 時，氣泵(1)自動啟動，直至氣缸內的氣壓達到(P2)，氣泵(1)停止運行；O)、氣液泵O)的另一端通過液壓管經控制閥(4)連接加載設備(6)，並為加載設備 (6)提供恆定液壓；先關閉控制閥G)，調節調壓閥(3)，氣液泵⑵開始運行，直至壓力傳感器(4)壓力值達到試驗壓力(P 3)並保持恆定，氣液泵( 停止運行；開啟控制閥，通過加載設備(6)給試件(9)施加荷載，液壓下降，氣液泵( 再次運行，直至液壓恢復到試驗壓力(P3)，氣液泵( 停止運行；氣泵(1)的啟動氣壓閥值(Pl)的設定，使得當氣液泵 (2)的液壓達到試驗壓力(P3)時，氣液泵O)的氣壓低於氣泵(1)的啟動氣壓閥值(Pl)；(3)、加載設備(6)安裝於巖體試件(9)表面，通過液壓管與氣液泵( 連接，並為巖體試件(9)提供試驗荷載；當試件(9)在加載設備(6)的作用下產生變形時，液壓降低，氣液泵( 開始運行，直至液壓恢復到試驗壓力(P3)，氣液泵( 停止運行；G)、位移傳感器(7)安裝於試件(9)的位移測點，通過數據線與計算機(8)連接，測量試件(9)的位移測點處的位移；(5)、計算機(8)通過數據線與位移傳感器(7)、壓力傳感器(4)連接，實時記錄試件 (9)的變形、試驗壓力，並形成圖表，完成測試過程。
全文摘要
本發明現場巖體流變試驗儀，它包括載荷系統和測量系統，載荷系統主要由氣泵(1)、氣液泵(2)、加載設備(6)組成，測量系統主要由壓力傳感器(4)、位移傳感器(7)、計算機(8)組成；所述的加載設備(6)安裝於巖體試件(9)表面，通過液壓管與氣液泵(2)連接，所述的位移傳感器(7)安裝於試件(9)的位移測點，通過數據線與計算機(8)連接，計算機(8)通過數據線與壓力傳感器(4)連接。本發明克服了現有試驗裝置在穩壓性能、可靠性、通用性方面的不足。可根據現場試驗需要，選用不同數量、不同類型的加載設備，並且不受潮溼環境的影響；採用計算機自動採集系統自動採集位移、壓力數據。
文檔編號G01N3/28GK102230869SQ20111007925
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者周火明, 龐正江, 張宜虎, 李維樹, 楊宜, 熊詩湖, 範雷, 趙仁義, 鄧爭榮, 鄔愛清, 郝慶澤, 鍾作武, 陳強, 韓軍, 馬東輝 申請人:長春市朝陽試驗儀器有限公司, 長江水利委員會長江科學院