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专利号: 2020103754932
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种岩石力学空间各向异性测量装置,其特征在于:它包括底座(9),底座(9)为正方形的钢板,底座(9)上表面设有两条呈十字形交叉结构的轨道(4),轨道(4)中设有升降机(3),升降机(3)上设有试样载台(1),升降机(3)外侧的轨道(4)上设有支架(2);

所述的支架(2)包括与轨道(4)匹配呈十字形交叉设置的两根横架(12),两根横架(12)两端分别垂直连接设置在底座(9)轨道(4)中的四根立架(11),每根立架(11)的下部与轨道(4)中的凹槽结构匹配,上部均设有长卡洞(13),横架(12)的两端通过调节固定器(8)使横架(12)在长卡洞(13)中上下移动,两根横架(12)高度一致,交叉处固结,横向可移动,两根横架(12)置于轨道(4)正上方,其中两根横架(12)交叉点处固接,并设有垂直向下的高能枪(6),两根相邻的立架(11)中部水平方向向内各设有一支高能枪(6),三支高能枪(6)内均设有不锈钢钢针(7),三支不锈钢钢针(7)形成直角夹角;

所述试样载台(1)为通过三块正方形不锈钢钢板(10)以边边焊接方式铸构成的立方体角结构,立方体角结构中位于底部的正方形不锈钢钢板(10)下方设有升降机(3),升降机(3)底部设有与轨道(4)匹配的结构,试样载台(1)在升降机(3)的作用下升降,且不高于水平方向向内设置的高能枪(6)高度;所述三支高能枪(6)头部的不锈钢钢针(7)正好与试样载台(1)三块正方形不锈钢钢板(10)构成立方体角结构的其余三个面对应。

2.根据权利要求1所述的岩石力学空间各向异性测量装置,其特征在于:所述轨道(4)和升降机(3)上均标有刻度(14),轨道(4)由两条等长且垂直相交的凹槽(15)构成交点为每条凹槽的中心,下方的凹槽宽于上方的凹槽,两条凹槽的相交处连通。

3.根据权利要求1所述的岩石力学空间各向异性测量装置,其特征在于:所述轨道(4)上设有多个用以限制立架(11)在轨道(4)上的移动的锁定器(5)。

4.根据权利要求1所述的岩石力学空间各向异性测量装置,其特征在于:所述试样载台(1)的正方形不锈钢钢板的尺寸为30cm×30cm,厚3cm;试样载台(1)底部中心与升降机(3)连接;轨道(4)长度90cm;不锈钢钢针(7)粗2mm。

5.一种使用权利要求1所述岩石力学空间各向异性测量装置的测量方法,其特征在于步骤如下:

步骤1,定向采集新鲜的定向岩石样品,利用岩石切割机加工成立方体试样,并标注方位;

步骤2,测量三根初始不锈钢钢针(7)的长度,将步骤1获取的立方体试样置于试样载台(1)上,任意3个相邻的面贴近钢板(10),调整立架(11)和升降机(3)在轨道(14)上的位置,调整升降机(3)和横架(12)的高度,使立方体试样暴露的三个面分别与三支高能枪(6)的不锈钢钢针(7)的针头临界接触;

步骤3,三支高能枪(6)以同样的能量同时发射不锈钢钢针,然后测量不锈钢钢针(7)暴露于立方体试样外的长度;

步骤4,变更高能枪(6)位置,在三支高能枪(6)中安装新的不锈钢钢针(7),重复步骤2和步骤3,并记录每一支高能枪(6)发射的每一支不锈钢钢针(7)在立方体试样外的长度数据;

步骤5,在立方体试样暴露的三个面上,分别计算每一支高能枪(6)发射出的不锈钢钢针(7)在立方体试样外的长度平均值,据此构建椭球体,分析岩石力学空间各向异性。

6.按照权利要求5所述的测量方法,其特征在于:所述立方体试样的尺寸为20cm×20cm×20cm;高能枪(6)不锈钢钢针(7)在立方体试样面上的入射点位于该面以中心为圆心,半径为10cm范围的圆内,从而避免边界效应。

7.按照权利要求5所述的测量方法,其特征在于:每一支高能枪(6)向立方体试样重复发射10次不锈钢钢针(7)。

8.按照权利要求5所述的测量方法,其特征在于:根据暴露于岩石外不锈钢钢针(7)的平均长度构建椭球体,其椭球半径分别为a,b和c,a和b分别等于水平方向暴露于岩石外不锈钢钢针(7)的平均长度,c等于垂向暴露于岩石外不锈钢钢针(7)的平均长度,构建各向异性参数λ1、λ2和λ3,定量分析岩石力学空间各向异性,其计算公式为:λ1=a/b

λ2=a/c

λ3=b/c。