[发明专利]一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪

说明书

本发明属于岩石力学与工程领域室内试验技术领域，具体涉及一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪。包括伺服电机加载装置、伺服电机加载控制单元、机械加载装置、以及机械稳压装置；其中，本发明所述蠕变仪采用砝码配重稳压的机械稳压方式，克服了现有伺服控制下的岩石单轴压缩流变仪在长时间范围内稳压效果差、伺服精度低、断电影响试验进度的缺点；采用伺服电机加压、机械加压两种方式，伺服电机加压为主，机械加压为辅，克服了普通机械控制单轴蠕变试验机需要手动加载，费时费力的缺点；并且所述机械稳压装置，通过砝码配重进行稳压的方式，即使在试件产生压缩蠕变变形的情况下，也能够实时补压，确保荷载长期稳定。

技术领域

本发明属于岩石力学与工程领域室内试验技术领域，具体涉及一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪。

背景技术

岩石流变性能指岩石在力的作用下其强度、变形等随时间缓慢发生变化的性能，通过研究岩石流变性能，可以针对岩石工程的长期稳定性问题作出分析判断。蠕变指岩石在恒温恒压作用下，变形随时间而增加的现象，是流变的一种表现形式，大多数流变力学试验都是采用保证施加荷载恒定，研究变形随时间变化规律的蠕变方式进行研究。

目前岩石力学工作者针对岩石尤其是软岩流变力学特性进行了大量的室内试验。其中软岩单轴压缩蠕变试验是最基础也是最重要的试验，其要求试件轴压一经施加在试件进行全过程内保持恒定，不能产生超过误差允许范围的变化。对应地，软岩单轴蠕变仪是在岩石单轴压缩试验机的基础上添加稳压功能，以保证蠕变试验中荷载一经施加，需要长时间保持恒定这个最基本也是最重要的要求。通常情况下岩石单轴试验机为伺服控制，因此大多数单轴蠕变仪沿用这种方法，采用伺服电机进行稳压，这在一定程度上能够保证荷载的稳定，西南交通大学、河海大学、同济大学、中国科学院武汉岩土所等都有相关的试验设备。少数机构采用机械稳压蠕变仪，采用杠杆原理利用较轻配重来平衡较大荷载的方式进行稳压操作，如中南工业大学的GFQ-I型单轴压缩流变仪等。

现有的用于岩石单轴压缩蠕变试验的试验设备主要有以下两种形式：

(1)伺服电机控制试验机。该种试验机采用伺服控制以实现自动补偿实际作用在试件上的荷载与设定值之间的误差，这一点在常规单轴压缩试验中具有十分方便的作用。但蠕变试验具有试验周期长、荷载要求稳定精度高等特点，伺服控制试验机很难保证长时间内快速响应、自动补偿误差从而确保在蠕变试验过程中保持荷载恒定；此外，该种试验机需要长期通电使用，试验中意外断电等情况会造成试验中断，对试验过程和结果造成很大影响。

(2)机械控制蠕变试验机。该种试验机采用机械加载，利用杠杆原理等通过手工加载方式施加对试件所要求的荷载，并采取机械稳压技术如施加配重等方式保证试验长周期内荷载的恒定。这种试验机无需电力驱动，使试验过程最大限度免除外界条件干扰。但该种试验机需要手动加载，加载过程费时费力，使用起来不方便；手动加载过程很难保证荷载按照预定加载速度施加，这对试件强度会造成一定的影响；此外，杠杆系统占用空间较大，试验操作不方便。

发明内容

针对上述技术问题本发明提供一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪。仪器整体刚度高，仪器部件抗变形能力强，荷载稳定性能好(稳压6个月)，荷载传感器标定准确性好，精度高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪，包括伺服电机加载装置、伺服电机加载控制单元、机械加载装置、以及机械稳压装置；

伺服电机加载装置，用于在蠕变试验初期对试件施加荷载，在所述伺服电机加载装置的顶部设置第一承压板，所述试件放置于所述第一承压板的上部；

伺服电机加载控制单元，用于控制伺服电机加载装置关闭或开启，并且用于在蠕变试验初期控制所述伺服电机加载装置以电动方式按照一定加载速度对试件施加荷载至目标设定荷载值；