CN105466760A - 岩石空心圆柱扭剪应变测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，包括中心带圆孔的圆盘，圆盘沿圆周方向均匀开设有三个螺纹孔，螺纹孔贯穿圆盘的内壁和外壁，圆盘通过螺纹孔与上压头连接；还包括第一钢片和应变式传感器，应变式传感器包括第二钢片和电阻片，第二钢片的开设有凹槽，电阻片贴在凹槽底部，电阻片连接的电缆从围压室引出；第一钢片的一端与圆盘固定连接，第一钢片另一端开设有第一螺孔中，第一螺孔设置有第一螺丝；第一螺丝贯穿第一钢片，第一螺丝的端部与第二钢片的一端抵触，第一钢片与第二钢片呈水平布置；第二钢片的另一端与圆柱杆的一端固定连接，圆柱杆的另一端固定在仪器底座上。本发明设计合理，结构简单，灵敏度高，稳定性好。

Description

岩石空心圆柱扭剪应变测量装置

技术领域

本发明涉及岩石变形测量，具体是指一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置。

背景技术

随着工程建设的复杂程度不断加大，为了更好地了解现场岩体的力学性质，需要对岩石进行室内力学试验研究以获取复杂应力作用下岩石的强度、变形和破坏形态。避免因岩石的变形破坏造成重大的工程事故。

工程岩体现场开挖过程中岩体内部的应力状态极为复杂，表现为：应力主轴方向不变情况下主应力大小变化、主应力大小不变情况下应力主轴旋转、应力主轴方向旋转及主应力大小变化。从宏观角度考虑，上述应力状态的改变会导致岩体产生塑性变形，弹性参数和强度参数发生改变；从微观角度考虑，岩体内部有微裂隙产生、贯通和扩展。

目前，依据空心圆柱形试样的受力特点，岩土工程技术领域已开发出适用于土试样以及岩石试样的空心圆柱扭剪仪，可以实现应力主轴旋转等复杂的应力路径。针对岩石空心圆柱扭剪仪，应变测量目前主要采用在岩石试样表面粘贴应变片的方式，该种方式主要存在以下缺点：1)加工岩石试样过程中，内孔的内壁不光滑，有钻纹，应变片不能与岩石试样内壁进行很好的贴合；2)用于试验的岩石试样尺寸较小，在岩石试样内孔中粘贴应变片的工作空间小，很难控制应变片的粘贴位置，致使测得的应变产生误差；3)应变片很脆弱，在后期岩石试样制备过程中易损坏，而一旦发生损坏，就只能放弃该位置的数据采集，致使得到的数据不完整；4)应变片测得的数据只能反映粘贴区域局部的变形，具有局限性。

应变片法精度和可靠性不高，操作麻烦，造成试验数据采集受限，影响试验结果的分析。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，通过圆盘带动第一钢片旋转，从而使第一螺丝的端头给第二钢片的一端施加压力，由于第二钢片的另一端固定，使得第二钢片发生变形，这样可以实现将空心圆柱形岩石试样的扭剪应变成倍地放大到电阻片所在的位置上。

为实现上述目的，本发明所设计的一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，用于放置在围压室测量岩石试样的扭剪应变，它包括中心带圆孔的圆盘，所述圆盘沿圆周方向均匀开设有三个螺纹孔，所述螺纹孔贯穿圆盘的内壁和外壁，所述圆盘通过螺纹孔与上压头连接；还包括第一钢片和应变式传感器，所述应变式传感器包括第二钢片和电阻片，所述第二钢片的开设有凹槽，所述电阻片贴在凹槽底部，所述电阻片连接的电缆从围压室引出；所述第一钢片的一端与圆盘固定连接，所述第一钢片另一端开设有第一螺孔中，所述第一螺孔设置有第一螺丝；所述第一螺丝贯穿第一钢片，所述第一螺丝的端部与第二钢片的一端抵触，所述第一钢片与第二钢片呈水平布置；所述第二钢片的另一端与圆柱杆的一端固定连接，圆柱杆的另一端固定在仪器底座上。

优选地，所述电阻片靠近第二钢片的另一端，远离第二钢片的一端。

进一步地，所述圆盘的外壁开设有L型缺口，所述第一钢片的一端紧贴L型缺口的一边并通过第二螺钉与圆盘固定连接。

再进一步地，所述第二钢片的另一端开设有第二螺孔，所述圆柱杆的一端通过第二螺孔和螺钉与所述第二钢片的另一端固定连接。

更进一步地，所述仪器底座上固定有LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器的触头与圆盘接触。

本发明的优点在于：

其一，本发明通过圆盘带动第一钢片旋转，从而使第一螺丝的端头触动第二钢片的一端，由于第二钢片的另一端固定，使得第二钢片发生变形，这样可以实现将空心圆柱形岩石试样的扭剪应变成倍地放大到电阻片所在的位置上。

其二，本发明的第二钢片在电阻片位置对应的钢片厚度小于其它位置对应的钢片厚度，这使得第二钢片发生变形主要集中在电阻片对应的钢片位置上，使得整个测量装置灵敏度高。

其三、本发明设计合理，结构简单，灵敏度高，稳定性好，适用于岩石空心圆柱扭剪试验的应变测量。

其四，本发明将LVDT固定在仪器底座上，其触头与圆盘接触，可用于测量岩石试样的轴向应变。

附图说明

图1为一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置的结构示意图；

图2为图1沿A-A方向的剖面示意图；

图3为本发明的圆柱杆与应变式传感器连接示意图。

图中：圆盘1(其中：圆孔1.1，螺纹孔1.2，L型缺口1.3)；第一钢片2(其中：第一螺孔2.1，第一螺丝2.2，第二螺钉2.3)；应变式传感器3(其中：第二钢片3.1，电阻片3.2，凹槽3.11，第二螺孔3.12)；电缆4；圆柱杆5。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示的一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，用于放置在围压室测量空心圆柱形岩石试样的扭剪应变。它包括中心带圆孔1.1的圆盘1，圆盘1沿圆周方向均匀开设有三个螺纹孔1.2，螺纹孔1.2贯穿圆盘1的内壁和外壁，圆盘1通过螺纹孔1.2与上压头连接。圆盘1的外壁在任意两个螺纹孔1.2之间开设有L型缺口1.3。

它还包括第一钢片2和应变式传感器3，应变式传感器3包括第二钢片3.1和电阻片3.2，第二钢片3.1的开设有凹槽3.11，电阻片3.2贴在凹槽3.11底部，电阻片3.2连接的电缆4从围压室引出。其中，电阻片3.2靠近第二钢片3.1的另一端，远离第二钢片3.1的一端。第一钢片2的一端紧贴L型缺口1.3的一边并通过第二螺钉2.3与圆盘1固定连接；第一钢片2的另一端开设有第一螺孔2.1中，第一螺孔2.1设置有第一螺丝2.2。第一螺丝2.2贯穿第一钢片2，第一螺丝2.2的端部与第二钢片3.1的一端抵触，第一钢片2与第二钢片3.1呈水平布置。如图3所示，第二钢片2的另一端开设有第二螺孔3.12，圆柱杆5的一端通过第二螺孔3.12和螺钉与第二钢片2的另一端固定连接，圆柱杆5的另一端固定在仪器底座上。

作为本实施例的一种改进，在仪器底座上固定有LVDT位移传感器，LVDT位移传感器的触头与圆盘1接触。这样圆盘1还可以用于测量岩石试样的轴向应变。

本发明工作时，岩石空心圆柱扭剪应变测量装置放置在围压室内，当空心圆柱形岩石试样发生旋转时，圆盘1会带动第一钢片2旋转，从而使第一螺丝2.2的端头给第二钢片3.1的一端施加压力，由于第二钢片3.1的另一端固定，使得第二钢片3.1发生变形，这样可以实现将空心圆柱形岩石试样的扭剪应变成倍地放大到电阻片3.2所在的位置上。另外，圆盘1可以用于测量岩石试样的轴向应变，将LVDT固定在仪器底座上，其触头与圆盘1接触，由于圆盘1的约束，可以测得岩石试样的轴向应变。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，用于放置在围压室测量空心圆柱形岩石试样的扭剪应变，其特征在于：它包括中心带圆孔(1.1)的圆盘(1)，所述圆盘(1)沿圆周方向均匀开设有三个螺纹孔(1.2)，所述螺纹孔(1.2)贯穿圆盘(1)的内壁和外壁，所述圆盘(1)通过螺纹孔(1.2)与上压头连接；还包括第一钢片(2)和应变式传感器(3)，所述应变式传感器(3)包括第二钢片(3.1)和电阻片(3.2)，所述第二钢片(3.1)的开设有凹槽(3.11)，所述电阻片(3.2)贴在凹槽(3.11)底部，所述电阻片(3.2)连接的电缆(4)从围压室引出；所述第一钢片(2)的一端与圆盘(1)固定连接，所述第一钢片(2)另一端开设有第一螺孔(2.1)中，所述第一螺孔(2.1)设置有第一螺丝(2.2)；所述第一螺丝(2.2)贯穿第一钢片(2)，所述第一螺丝(2.2)的端部与第二钢片(3.1)的一端抵触，所述第一钢片(2)与第二钢片(3.1)呈水平布置；所述第二钢片(2)的另一端与圆柱杆(5)的一端固定连接，圆柱杆(5)的另一端固定在仪器底座上。

2.根据权利要求1所述的岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，其特征在于：所述电阻片(3.2)靠近第二钢片(3.1)的另一端，远离第二钢片(3.1)的一端。

3.根据权利要求1所述的岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，其特征在于：所述圆盘(1)的外壁开设有L型缺口(1.3)，所述第一钢片(2)的一端紧贴L型缺口(1.3)的一边并通过第二螺钉(2.3)与圆盘(1)固定连接。

4.根据权利要求1所述的岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，其特征在于：所述第二钢片(2)的另一端开设有第二螺孔(3.12)，所述圆柱杆(5)的一端通过第二螺孔(3.12)和螺钉与所述第二钢片(2)的另一端固定连接。

5.根据权利要求1所述的岩石空心圆柱扭剪应变测量装置，其特征在于：所述仪器底座上固定有LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器的触头与圆盘(1)接触。