[发明专利]一种围岩原位测试装置及方法

权利要求书

1.一种围岩原位测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：采集装置和控制终端；

所述采集装置包括压力盒、多个位移计和磁性底座；

所述压力盒的后端面和多个所述位移计均固定在所述磁性底座的前端面；

在利用所述测试装置对围岩进行测试时，所述磁性底座的后端面吸附于全断面硬岩隧道掘进机的撑靴的外表面，所述压力盒的前端面和多个所述位移计均与所述围岩接触；所述压力盒用于测量所述围岩所受的压力；所述位移计用于测量所述围岩和所述采集装置的压紧总位移；

所述采集装置还包括：安装杆和安装杆支座；

所述安装杆支座设置在所述磁性底座上；

所述安装杆与所述安装杆支座固定连接，通过所述安装杆将所述磁性底座固定安装在所述撑靴的外表面；

所述安装杆包括：可伸缩装置杆、可伸缩手扶杆、端头连接件、转动盘、转角连接件和安装杆把手；

所述转动盘设置在所述端头连接件上；所述转动盘可垂直转动180°；

所述可伸缩装置杆的一端和所述可伸缩手扶杆的一端通过所述转角连接件连接，所述可伸缩装置杆的另一端与所述转动盘连接，所述可伸缩手扶杆的另一端与所述安装杆把手连接；

所述端头连接件与所述安装杆支座固定连接；

所述压力盒和多个所述位移计均与所述控制终端连接，所述控制终端用于同步采集所述压力盒测量的压力和多个所述位移计测量的压紧总位移，根据所述压力和所述压紧总位移确定所述围岩的压力-位移曲线和所述压力-位移曲线上最大压力对应的点的斜率，并根据所述斜率获得所述围岩的抗压强度，具体包括：

对围岩原位测试装置的压力盒、磁性底座、承压板分别进行单轴抗压试验，分别获取所述压力盒的压力-位移关系曲线、所述磁性底座的压力-位移关系曲线和所述承压板的压力-位移关系曲线；

将所述围岩原位测试装置放置于全断面硬岩隧道掘进机的撑靴处，利用所述全断面硬岩隧道掘进机的撑靴压紧所述围岩原位测试装置与围岩；

获取每个采集时间点的压力盒测量的压力和多个位移计测量的压紧总位移；

将每个采集时间点压力盒测量的压力和所述压力盒的横截面积的乘积作为每个采集时间点的围岩压力；

根据每个采集时间点的压力盒测量的压力，利用所述压力盒的压力-位移关系曲线、所述磁性底座的压力-位移关系曲线和所述承压板的压力-位移关系曲线，分别确定每个采集时间点的所述压力盒的位移、所述磁性底座的位移和所述承压板的位移；

根据每个采集时间点的多个位移计测量的压紧总位移和每个采集时间点的所述压力盒的位移、所述磁性底座的位移和所述承压板的位移，确定每个采集时间点的围岩位移；

根据所述围岩压力和所述围岩位移，确定围岩的压力-位移曲线以及所述压力-位移曲线上最大压力对应的点的斜率；

所述压力-位移曲线上最大压力对应的点的斜率的计算公式为

其中，k为压力-位移曲线上最大压力对应的点的斜率，F为压力-位移曲线中的最大压力，X为压力-位移曲线上最大压力对应的围岩位移；

在所述围岩原位测试装置测试的围岩处取芯，通过室内试验，获得斜率、弹性模量与抗压强度的对应关系表；

根据所述斜率，通过斜率、弹性模量与抗压强度的对应关系表，获得所述斜率对应的弹性模量和抗压强度。

2.根据权利要求1所述的围岩原位测试装置，其特征在于，所述采集装置还包括：承压板；

所述承压板的底面与所述压力盒的前端面固定连接；

在利用所述测试装置对围岩进行测试时，所述承压板的顶面与所述围岩接触。