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专利号: 2020105101678
申请人: 山东科技大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,其包括承压机构、恒压锁止机构和压力实时监测调节机构,所述的承压机构包括圆柱体面板、上下平行设置、大小相同的上面板和下面板,当所述的保压装置工作时,待测岩石试件放置在所述的圆柱体面板上,其特征在于:所述的恒压锁止机构设置有四组,分别设置在所述的上面板和下面板的四角处,其中每组恒压锁止机构包括圆柱形压杆和液压锁止装置,所述的液压锁止装置的底部位于所述的下面板上,所述的圆形压杆的顶部连接所述的上面板,底部连接在所述的液压锁止装置上;所述的液压锁止装置包括壳体及位于所述的壳体内的压力保持单元,所述的压力保持单元包括液压泵、溢流阀、油箱、进油口、出油口、液压缸及三位四通阀,所述的三位四通阀位于所述的壳体的外表面,通过手动调节所述的三位四通阀的开关来调节所述的进油口、出油口的连接位置,所述的三位四通阀将所述的液压锁止装置分为左位、中位和右位三种位态:当液压锁止装置处在左位时,通过所述的液压泵出油,注入所述的液压缸的上腔,所述的液压缸的导杆可随着压力下降;

当液压锁止装置处在中位时,所述的液压缸不受影响,静止不动,可以锁定当前压力;

当液压锁止装置处在右位时,所述的液压泵出油,注入液压缸下腔,所述的液压缸的导杆可上升复位,所述的溢流阀用于对液压泵进行过载保护;

所述的压力实时监测调节机构包括压力传感器、智能压力控制枢纽及液压补压装置,所述的液压补压装置包括圆柱体外壳和位于所述圆柱体外壳内的液压千斤顶,所述的圆柱体外壳位于所述的下面板的中心处,所述的圆柱体面板位于所述的圆柱体外壳的上方,且所述的圆柱体面板的底面积与所述的圆柱体外壳的底面积相同;所述的压力传感器位于所述的千斤顶的伸缩活柱的顶端,且所述的压力传感器和所述的千斤顶均由导线连接至所述的智能压力控制枢纽上,通过所述的智能压力控制枢纽对压力进行实时监测、显示和调节。

2.根据权利要求1所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,其特征在于:在所述的下面板的左右两侧边的中点处分别设置一个移位孔,所述的移位孔可供移动叉车插入。

3.根据权利要求1所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,其特征在于:所述的上面板、下面板均采用合金钢材料制作而成,其可承载强度≥300MPa,所述的上面板、下面板的长×宽×厚=300mm×300mm×20mm,所述的圆柱体面板的直径×高度=

80mm×15mm。

4.根据权利要求1所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,其特征在于:所述的圆柱形压杆的高度×直径=120mm×20mm,所述的液压锁止装置的外壳的长×宽×高=50mm×50mm×80mm。

5.根据权利要求1所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,其特征在于:所述的液压补压装置与液压锁止装置均连接外部高压油泵,对其供压,所述的高压油泵与所述的智能压力控制枢纽连接,由所述的智能压力控制枢纽统一控制。

6.根据权利要求5所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,其特征在于:所述的智能压力控制枢纽及时接收显示压力信号并触发所述的液压补压装置,并由所述的液压千斤顶将下面板顶起进行补压。

7.一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验方法,其特征在于,其采用权利要求1~6任一项所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验中的保压装置,所述的实验方法依次包括以下步骤:a安装岩石试件,

将四组恒压锁止机构伸长至最大,将压力实时监测调节机构的液压缸卸压至最低状态,将备好的岩石试件放入上、下面板之间;待岩石试件位置确定好后,将压力实时监测调节机构的液压缸注液上升,夹紧所述的岩石试件;

b将步骤a完成所得整体结构安装于常规岩石力学实验机上,其中下面板安置在常规岩石力学实验机的下承压板上方,上面板安置于常规岩石力学实验机的上承压板下方,并紧固,此时,暂时关闭压力实时监测调节机构的控制枢纽部分;

c开始实验,首先将恒压锁止机构中的三位四通阀调至左位,开启常规岩石力学实验机逐渐施压,岩石试件在高静载压力的作用下变形至裂隙发育;随着压力增大及试件变形,上面板与圆柱形压杆缓慢下降,当常规岩石力学实验机达到预定静载试验压力后停止,将三位四通阀调至中位,导杆将不再升降,常规岩石力学实验机施加的静载应力被锁止;

d静载压力恒定后,进行外部冲击载荷实验,冲击实验完成后,将常规岩石力学实验机的静载压力卸压,由于上下面板之间的高度固定,因此箱体内的岩石试件始终保持一恒压的状态;待常规岩石力学实验机关闭后,开启压力实时监测调节机构的控制枢纽部分,同时利用搬运装置将设备与岩石试件一并移出;

e若装置在搬运过程中压力出现轻微波动,压力传感器会接收信号反馈在外部智能压力控制枢纽的显示器上,控制枢纽感知后由导线实时传递信息给下方压力调节机构进行加压稳定装置内压力;

f将装置和岩石试件一块取出后放入CT扫描实验机或声发射试验仪中,对岩石内部的裂隙分布进行实验扫描测定,观察并记录其裂隙的发育结果;

g将装置从CT扫描实验机或声发射试验仪中取出,放置在常规岩石力学实验机上,重复步骤b,然后将常规岩石试验机加压至保压装置中岩石试件的静载应力水平,当二者压力相同时,将恒压锁止机构中的三位四通阀调至左位,重复步骤c、d、e、f,直至岩石试件实验过程全部完成;

h实验结束后,关闭常规岩石实验机与压力调节机构,将恒压锁止机构中的三位四通阀调至右位,导杆上升恢复初始高度,取出岩石试件。

8.根据权利要求7所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验方法,其特征在于:步骤d中,利用搬运装置将设备与岩石试件一并移出时,需保证设备稳定恒压。

9.根据权利要求7所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验方法,其特征在于:所述的岩石试件为圆柱形,其直径为0mm—75mm,高度为40mm—100mm。

10.根据权利要求7所述的一种岩石蠕变冲击与微裂隙扫描实验方法,其特征在于:所述的智能压力控制枢纽监测显示的压力强度范围为0MPa—300MPa。