一種巖石三軸不等壓加載與監測裝置的制作方法

本發明涉及地質檢測技術領域，具體為一種巖石三軸不等壓加載與監測裝置。

背景技術：

近年來，淺部易采的礦產資源已經趨于枯竭，深部開采是地下礦山開采的必然趨勢。但隨著開采深度的增加，高地應力會給巷道的穩定性帶來很大的的危害，地下真實的應力狀態是三向應力狀態，通常加載實驗僅模擬到巖石單軸抗壓強度或假三軸抗壓強度，分析真三軸加載條件下巖石力學性特征對地下工程穩定性分析至關重要。

近年來也有許多三軸加載與檢測的裝置，但都存在以下主要問題：大多數模型裝置的尺寸過大或操作復雜，不能簡單方便的應用；試樣安裝比較困難，試樣所受的應力與應變不均勻，且加載面與試件的摩擦力很難消除。目前三軸加載實驗工程量大，時間長。因此，亟需設計一種新型智能加載與監測裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種巖石三軸不等壓加載與監測裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種巖石三軸不等壓加載與監測裝置，包括檢測裝置主體，其特征在于：所述檢測裝置主體包括圓柱形巖石標準件、加載箱和控制柜；所述圓柱形巖石標準件表面黏貼有應變片，所述每對應變片與對應壓力傳感器電性相連，所述壓力傳感器輸出端與控制柜內部的控制電路板電性相連；所述加載箱包括等腰直角三角柱、液壓油、橡膠套和千斤頂；所述加載箱底部與底板固定相連，所述液壓油放置于橡膠套內部，所述橡膠套與油壓泵相連，所述油壓泵中電磁閥與控制柜內部的控制電路板電性相連，所述千斤頂與支架固定相連，所述千斤頂與控制柜內部的控制電路板電性相連，所述支架與底板固定相連；所述控制柜內部安裝有控制電路板、正面安裝有液晶顯示屏和系統總開關，所述液晶顯示屏和系統總開關與控制柜內部的控制電路板電性相連。

優選的，所述圓柱形巖石標準件采用直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形結構設計。

優選的，所述應變片共三對，每對對應連接一只壓力傳感器，且每對中的兩只應變片的軸線互相垂直且相鄰放置；所述應變片的第一對包括應變片一和應變片二，且安放于圓柱形巖石標準件柱體側面的一側；所述應變片的第二對包括應變片三和應變片四，且安放于圓柱形巖石標準件的上底面；所述應變片的第三對包括應變片五和應變片六，且安放于圓柱形巖石標準件柱體側面的另一側。

優選的，所述加載箱整體呈高度為100毫米的正方體結構，正中心位置設置有直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形洞。

優選的，所述等腰直角三角柱分為右三角柱和左三角柱；所述右三角柱和左三角柱之間緊密相連，所述右三角柱內部設置有導線通道一，所述左三角柱內部設置有導線通道二。

優選的，所述橡膠套分左右兩部分，皆呈等腰三棱柱結構設計，內側設置有直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形四分之一弧面。

優選的，所述千斤頂安裝于加載箱圓柱形洞正上方位置。

優選的，所述控制電路板上采用DSP2812控制芯片，所述控制電路板上連接有外置存儲器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：此裝置可以對試樣進行空間三方向可控力不等壓加載，實現全方位的試樣加載實驗；液壓千斤頂和油壓加載，可以使試樣受到均勻的應力與應變，實驗裝置所施加的是三個方向互相垂直的載荷，加載位移是均勻的；采用應變片位移傳感器與外置存儲器檢測并記錄數據，能夠簡單直觀觀察與分析，得出科學可靠的實驗數據。本發明的現場實驗結果表明，系統控制精確，結構穩定可靠，可以較好地檢測并記錄巖石空間三方向可控力不等壓加載數據，適合推廣運用。

附圖說明

圖1為本發明一種巖石三軸不等壓加載與監測裝置結構示意圖；

圖2為本發明加載箱結構俯視圖；

圖3為本發明圓柱形巖石標準件結構圖；

圖4為本發明電氣原理框圖。

圖中：1-千斤頂；2-等腰直角三角柱；201-右三角柱；202-左三角柱；3-液壓油；4-橡膠套；5-支架；6-底板；7-油壓泵；8-控制柜；9-加載箱；10-應變片一；11-應變片二；12-應變片三；13-應變片四；14-應變片五；15-應變片六；16-檢測裝置主體；17-圓柱形巖石標準件；18-應變片；19-壓力傳感器；20-電磁閥；21-導線通道一；22-導線通道二；23-液晶顯示屏；24-系統總開關；25-控制電路板；26-外置存儲器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-4，本發明提供的一種實施例：一種巖石三軸不等壓加載與監測裝置，包括檢測裝置主體16，其特征在于：所述檢測裝置主體16包括圓柱形巖石標準件17、加載箱9和控制柜8；所述圓柱形巖石標準件17表面黏貼有應變片18，所述每對應變片18與對應壓力傳感器19電性相連，所述壓力傳感器19輸出端與控制柜8電性相連；所述加載箱9包括等腰直角三角柱2、液壓油3、橡膠套4和千斤頂1；所述加載箱9底部與底板6固定相連，所述液壓油3放置于橡膠套4內部，所述橡膠套4與油壓泵7相連，所述油壓泵7中電磁閥20與控制柜8電性相連，所述千斤頂1與支架5固定相連，所述千斤頂1與控制柜8內部的控制電路板25電性相連，所述支架5與底板6固定相連；所述控制柜8內部安裝有控制電路板25、正面安裝有液晶顯示屏23和系統總開關24，所述液晶顯示屏23和系統總開關24與控制柜8內部的控制電路板25電性相連。

其中，所述圓柱形巖石標準件17采用直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形結構設計。

其中，所述應變片18共三對，每對對應連接一只壓力傳感器19，且每對中的兩只應變片18的軸線互相垂直且相鄰放置；所述應變片18的第一對包括應變片一10和應變片二11，且安放于圓柱形巖石標準件17柱體側面的一側；所述應變片18的第二對包括應變片三12和應變片四13，且安放于圓柱形巖石標準件17的上底面；所述應變片18的第三對包括應變片五14和應變片六15，且安放于圓柱形巖石標準件17柱體側面的另一側。

其中，所述加載箱9整體呈高度為100毫米的正方體結構，正中心位置設置有直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形洞。

其中，所述等腰直角三角柱2分為右三角柱201和左三角柱202；所述右三角柱201和左三角柱202之間緊密相連，所述右三角柱201內部設置有導線通道一21，所述左三角柱202內部設置有導線通道二22。

其中，所述橡膠套4分左右兩部分，皆呈等腰三棱柱結構設計，內側設置有直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形四分之一弧面。

其中，所述千斤頂1安裝于加載箱9圓柱形洞正上方位置。

其中，所述控制電路板25上采用DSP2812控制芯片，所述控制電路板25上連接有外置存儲器26。

工作原理：首先，取直徑為50毫米、高為100毫米的圓柱形巖石標準件17，并按照要求在相應位置粘貼應變片18。安裝要求包括：應變片10軸線與應變片11軸線垂直，應變片12軸線與應變片13軸線垂直，應變片14軸線與應變片15軸線垂直；其中，應變片12與應變片13在同一平面，應變片10與應變片11近似在同一平面，應變片14與應變片15近似在同一平面，且三個平面互相垂直。其次，將粘貼好應變片18的圓柱形巖石標準件17放入加載箱9的圓柱形洞中，側面的四只應變片18與導線相連，導線分別從導線通道一21和導線通道二22中穿出與壓力傳感器19相連。

然后，打開系統總開關24，由控制柜8設定圓柱形巖石標準件17三方向加載力的大小，然后控制千斤頂1和油壓泵7對圓柱形巖石標準件17進行加載。加載時巖石的應變與對應應變片18的形變同步同量，壓力傳感器19將檢測出的加載數據發送至控制柜8，并將加載數據保存于外置存儲器26中；最后，在液晶顯示屏23上顯示出三軸加載下的應力應變曲線。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。