[发明专利]一种原位测量岩石磨蚀度及针入度的装置及方法

说明书

本发明公开一种原位测量岩石磨蚀度及针入度的装置及方法；装置包括设于原岩孔道内的移动杆，所述移动杆表面设有多个伸缩装置，所述伸缩装置末端与电机固定连接，电机输出轴上安装磨盘或针阀；本发明能够原位测量并准确获得岩石不同深度的磨蚀度及针入度，以利于获得整个岩石磨蚀度及针入度的变化规律。

技术领域

本发明涉及岩石测量技术领域，具体地指一种原位测量岩石磨蚀度及针入度的装置及方法。

背景技术

目前测试岩石的针入度，国际上采用的主要是瑟恰（CERCHAR）耐磨试验，其方法为：将锥角为 90 度的钢针上覆 7Kg 的重物，针尖作用于岩石的光滑表面，沿水平方向以10mm/min 的速度运动10mm，取下钢针，测试针尖宽度值，单位为0.1mm，即为瑟恰耐磨指数。瑟恰耐磨指数为隧道挖掘和矿山开采中非常重要的设计指标，但国内目前没有瑟恰耐磨指数的测试仪器。

虽然瑟恰耐磨试验是广泛使用的岩石耐磨性测试方法，但国际上常用的测试仪器仍有许多不足之处：就目前已有的测试仪来说，大多都是采样带回实验室做实验，由于原岩的温度、湿度、含水量、地应力等一系列内部环境都会发生改变，会给实验带来很大的误差，不具有真时性，并且试验后钢针针尖宽度测量依靠显微测量，精度有限且不方便；另外由于无法记录岩石凹痕特征，不利于耐磨机制分析，不能记录钢针水平运动时的力值和位移值，不利于耐磨机制分析，不能动态记录实验过程数据，不利于实验过程分析。

在国内，用于岩石耐磨性试验的仪器有岩石耐磨试验仪，它能获得实验过程中的钢针水平为抑制、力值，钢针磨蚀长度值，岩石凹痕深度；其能够方便精准的获得瑟恰耐磨质素，能精准控制钢针水平运动速度和位移。而它的缺点就是需要将采样样品带回实验室做实验，原岩的温度、湿度、含水量、地应力等一系列内部环境都会发生改变，这样就会给实验带来很大的误差，不具有真实性；还有就是不能测量获得整个岩石磨蚀度及针入度的变化规律。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种原位测量岩石磨蚀度及针入度的装置及方法，能够原位测量并准确获得岩石不同深度的磨蚀度及针入度，以利于获得整个岩石磨蚀度及针入度的变化规律。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种原位测量岩石磨蚀度及针入度的装置，包括设于原岩孔道内的移动杆，所述移动杆表面设有多个伸缩装置，所述伸缩装置末端与电机固定连接，电机输出轴上安装磨盘或针阀。

优选地，所述移动杆为空心筒体结构，所述伸缩装置为伸缩式液压缸结构，伸缩装置的液压油管穿设于移动杆内。

更为优选地，所述伸缩装置的伸缩杆上还设有电感防水柔性位移计，伸缩杆与电机的连接位置处设置压力传感器。

优选地，所述移动杆表面还固定连接有多个限位筒，所述限位筒内设有压缩弹簧，压缩弹簧末端与万向轮的轮架连接。

优选地，多个伸缩装置彼此间隔相同，且伸缩装置与移动杆垂直固定连接。

本发明还公开一种原位测量岩石磨蚀度的方法，它包括以下步骤：

步骤1）：在原岩上开设孔道；

步骤2）：在电机输出轴上安装好磨盘后，将整个装置放入到孔道内；

步骤3）：使得移动杆伸入到孔道内一定深度，然后开启伸缩装置及电机，使得磨盘以恒定压力压紧孔道内壁；

步骤4）：磨盘在压紧孔道内壁的同时不断匀速转动，单位时间内施加固定压力下岩石的磨蚀深度即为岩石的磨蚀度。

优选地，所述步骤1）中，在原岩上开设的孔道为正方体孔结构；步骤3）中，伸缩装置的数量为4个，每个伸缩装置末端电机上安设的磨盘表面与对应孔道的侧面平行。

本发明还公开一种原位测量岩石针入度的方法，它包括以下步骤：