[发明专利]多尺度岩石试件轴心快速定位试验装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种多尺度岩石试件轴心快速定位试验装置，包括圆盘定位导向装置以及承压底座，圆盘定位导向装置包含依次同心连接的上部校准圆盘、中部位移传感器连接圆盘和下部岩石试件承力圆盘，所述中部位移传感器连接圆盘的外直径大于上部校准圆盘和下部岩石试件承力圆盘的外直径，在中部位移传感器连接圆盘的下端面与下部岩石试件承力圆盘相切的位置设有无线红外线仪定位装置。本发明具有高效经济、组装便捷、快速精准定位等特点，能够避免岩石试件加载过程中出现偏心，造成数据采集误差大等问题；本发明的方法推广性和可操作性强，能够满足现行岩石室内试验规程规定的技术条件，应用前景广阔，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及多尺度岩石试件轴心快速定位试验装置及使用方法，属于岩石试验领域。

背景技术

在岩石力学试验过程中，为深入研究岩石物理力学性能，试验机作为岩石力学主要测量岩石物理性能的首选仪器和必备工具，已经成为各大科研院所、高校必不可少的试验设备。随着全球科学技术的发展与工业生产要求的提高，经2016年试验及产业相关数据显示，中国试验机市场销售总额每年可高达40亿人民币。随着液压伺服技术与电子计算机技术的引入，液压伺服控制试验机实现了过去人工操作不可能完成的试验，促进了岩石力学性能研究达到了一个全新高度。

伴随着试验机的广泛应用，国内外诸多专家和研究学者对岩石力学物理力学参数进行了深入的研究。为了深入研究试验过程中的岩石力学性能，岩石试件一般被加工成圆柱体或正方体试件进行压缩或拉伸试验，但是，目前为止，无论是真三轴试验还是假三轴试验，仍处于人工手动操作水平阶段。对于液压伺服试验机，特别是对于直径小于80mm的岩石试件安装流程相对简单，一方面极易发生试验过程中岩石偏心加载问题，另一方面对于多尺寸的岩石试件，目前为止没有统一的垫块或标准钢模等进行试验，每做一组岩石试件，都需要加工相应尺寸的钢模垫块，造成经费和时间上的浪费，不利于岩石力学性能的研究，对学科发展产生不利影响。

对于此类诸多问题，有的研究人员在岩石试件安装过程中，通过上部垫块侧翼实现位移传感器的连接，采用游标卡尺等测量仪器对垫块和岩石试件的位置进行标定，保证轴心受压，这种试验方法一方面受到伺服试验机自由空间限制，游标卡尺在测量过程中很多情况下会由于位置的关系造成误差，另一方面标定位置的标记在此后的试验中容易被损毁，导致每次岩石试件轴压试验都需要进行量测或是标定，造成岩石力学试验时间上的浪费；很多研究人员借助液压伺服试验机底座，通过位移传感器连接装置固定试验底座垫块位置，并确定垫块尺寸80mm，保证试验机加载圆筒与试验机底座垫块圆心重合，并通过位移传感器采集数据控制防偏心加载，之后在底座上面安装岩石试件进行岩石力学试验，这样通过数据控制和处理能够实现试件的轴心受力，但是试验过程中的偏心问题需要试验结束后数据处理才能解决，试验的误差较大；还有的研究人员通过引入高科技技术，实现岩石试件的高清准确定位，已达到岩石试验轴心受压等，但是往往造成试验经费的超支，对于岩石常规试验应用性和可操作性较差。

综上所述，目前现有技术中尚未发现一种高效经济、结构简单、满足多尺度岩石试件加载要求，既能保证试验机加载筒体、试验垫块、岩石试件以及试验底部垫块完全轴心对中，又能保证在压缩过程中有效消除偏心现象，还能减少和节约试验垫块的重复加工过程和试验时间的岩石试件轴心快速定位试验装置及其试验方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多尺度岩石试件轴心快速定位试验装置及使用方法，具有高效经济、组装便捷、快速精准定位等特点，能够避免岩石试件加载过程中出现偏心，造成数据采集误差大等问题；本试验装置和试验方法推广性和可操作性强，能够满足现行岩石室内试验规程规定的技术条件，应用前景广阔，经济效益显著。