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原文传递一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法

专利名称：	一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法
摘要：	本发明属于岩土力学领域，提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法。一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，包括：固定支撑架组件、裂隙位置控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件。裂隙位置控制组件与固定支撑架组件固定连接。裂隙角度控制组件与裂隙位置控制组件通过球铰铰接。裂隙深度控制组件与裂隙角度控制组件固定连接。本发明装置和方法可通过调整装置各组件来满足不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度和不同裂隙长度的真三轴裂隙岩土试件的制取，提高了真三轴裂隙岩土试件的制备精度，具有结构独特，构造合理，操作方便，经济耐用等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	安徽理工大学
发明人：	马芹永;苏晴晴;马冬冬;黄坤
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910526933.7
公开号：	CN110146362A
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	230031 安徽省淮南市山南新区泰丰大街168号
主权项：	1.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，包括：固定支撑架组件、裂隙位置控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件。其中固定支撑架组件，包括上支撑框1、支撑柱2、下支撑框3、紧固螺栓4；裂隙位置控制组件，包括裂隙位置纵向控制组件和裂隙位置横向控制组件；裂隙位置纵向控制组件，包括纵向C型槽5、纵向传动丝杠6、纵向丝杠旋柄7、纵向六角传动螺纹套筒8、纵向固定平衡杆9、纵向六角从动套管10；裂隙位置横向控制组件，包括横向C型槽11、横向传动丝杠12、横向丝杠旋柄13、横向六角传动螺纹套筒14、横向固定平衡杆15、横向六角从动套管16；裂隙角度控制组件，包括固定盘17、球铰18、转动盘19、上连接块20、连接杆21、下连接块22、角度指示盘23、量角器24，指针紧固螺栓31、角度指示针32；裂隙深度控制组件，包括插片存储空腔板25、刻度尺26、插片传力块27、贯通滑槽28、深度指示针29、插片30、插片销钉孔33、插片销钉34。所述裂隙位置控制组件与所述固定支撑架组件固定连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置控制组件通过球铰18铰接；所述裂隙深度控制组件与所述裂隙角度控制组件固定连接。所述裂隙位置纵向控制组件与所述上支撑框1嵌固连接；所述裂隙位置横向控制组件通过所述纵向六角传动螺纹套筒8、所述纵向六角从动套管10与所述裂隙位置纵向控制组件从动连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述裂隙角度控制组件通过球铰18与固定盘17铰接；所述裂隙深度控制组件与所述转动盘19固定连接。所述上支撑框1通过支撑柱2与下支撑框3固定连接；所述纵向固定平衡杆9的两端与所述纵向C型槽5固定连接；所述纵向丝杠旋柄7、所述横向丝杠旋柄13分别与所述纵向传动丝杠6、所述横向传动丝杠12固定连接；所述纵向传动丝杠6的两端、所述横向传动丝杠12的两端分别与所述纵向C型槽5、所述横向C型槽11可转动连接；所述横向固定平衡杆15的两端与所述横向C型槽11固定连接；所述固定盘17通过所述横向六角传动螺纹套筒14、所述横向六角从动套管16与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述上连接块20与所述固定盘17固定连接；所述下连接块22与所述角度指示盘23固定连接；所述连接杆21的两端分别与所述上连接块20、所述下连接块22固定连接；所述插片传力块27与所述深度指示针29固定连接；所述角度指示针32与所述插片存储空腔板25固定连接。 2.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述固定螺母35处于同一水平高度且固定连接在真三轴模具四个侧面上，通过调节所述紧固螺栓4的旋进长度，使所述紧固螺栓4旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母35内，可以使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，以满足制作不同尺寸的常规真三轴裂隙试样的目的，此时所述角度指示盘23的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行。 3.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述纵向固定平衡杆9与所述纵向六角从动套管10的接触面为光滑的接触面，所述纵向传动丝杠6与所述纵向六角传动螺纹套筒8之间为丝杠螺纹传动连接，所述纵向六角从动套管10的侧面和所述纵向六角传动螺纹套筒8的侧面为所述裂隙位置横向控制组件固定在所述裂隙位置纵向控制组件上提供固定平台，保证所述裂隙位置横向控制组件对称受力，有利于所述裂隙位置横向控制组件平衡固定在所述裂隙位置纵向控制组件上；所述横向固定平衡杆15与所述横向六角从动套管16的接触面为光滑的接触面，所述横向传动丝杠12与所述横向六角传动螺纹套筒16之间为丝杠螺纹传动连接，所述横向六角从动套管16的侧面和所述横向六角传动螺纹套筒14的侧面为所述固定盘17固定在所述裂隙位置横向控制组件上提供固定平台，保证所述固定盘17对称受力，有利于所述固定盘17平衡固定在所述裂隙位置横向控制组件上；优选的，所述纵向传动丝杠6、所述纵向六角传动螺纹套筒8、所述横向传动丝杠12、所述横向六角传动螺纹套筒14的数量均为一个；所述纵向固定平衡杆9、所述纵向六角从动套管10、所述横向固定平衡杆15、所述横向六角从动套管16的数量均为两个且呈对称分布。 4.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述裂隙位置纵向控制组件在控制裂隙位置纵向时起到主动传动的作用，旋转所述纵向丝杠旋柄7能够带动所述裂隙位置横向控制组件、所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体纵向移动；所述裂隙位置横向控制组件在控制裂隙位置横向时起到主动传动的作用，旋转所述横向丝杠旋柄13能够带动所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体横向移动；所述裂隙位置纵向控制组件配合所述裂隙位置横向控制组件能够精确定位裂隙在完整真三轴岩土试件上的位置，能够制取不同裂隙位置的真三轴裂隙岩土试件。 5.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述角度指示盘23与所述固定盘17通过所述上连接块20、所述下连接块22、所述连接杆21固定连接，所述角度指示盘23与所述固定盘17之间不可相对转动；优选的，所述上连接块20、所述下连接块22、所述连接杆21的数量均为两个且呈对称分布。 6.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述裂隙角度控制组件能够旋转任意角度；所述角度指示针32固定于所述插片存储空腔板25的下端；所述角度指示盘23上刻有量角器24；所述量角器24的量测范围为0°～360°，所述量角器24刻度由四个0°～90°的刻度拼接而成，配合所述角度指示针32和所述指针紧固螺栓31能够准确示出并固定所述裂隙角度控制组件的旋转角度，为制取不同裂隙倾角的真三轴岩土试件提供基础；优选的，所述角度指示针32的数量均为两个且呈对称分布。 7.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述插片传力块27与所述插片30的上端固定连接；所述插片30存储于所述插片存储空腔板25的空腔内，所述插片存储空腔板25的空腔厚度比所述插片30的厚度略大(例如，厚度差控制在2mm之内)，确保在向所述插片传力块27施加向下的力以带动所述插片30插入真三轴岩土试件内部时，所述插片30不会出现过度挠曲。所述插片30的下端设有所述插片销钉孔33，所述插片销钉孔33为贯通孔，将所述插片销钉34插入所述销钉孔33后，所述插片销钉33卡在所述贯通滑槽28底端上，以起到支撑所述插片33不向下滑落的作用，此时所述深度指示针29指向所述刻度尺26的零刻度线，所述插片33的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面即将接触(例如，所述插片33的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面之间的距离控制在2mm之内)，为准确读取所述插片33的插入深度提供基础。 8.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，所述插片存储空腔板25两侧开有所述贯通滑槽28，所述贯通滑槽28为所述插片传力块27提供滑移轨道；所述插片存储空腔板25上刻有所述刻度尺26，配合所述深度指示针29能够准确示出所述插片30插入完整真三轴岩土试样的深度，为制取不同裂隙深度的真三轴岩土试件提供基础。优选的，所述插片传力块27、所述深度指示针29的数量均为两个且呈对称分布。 9.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴试件的方法，包括以下步骤：第一步，安装固定装置。通过调节所述紧固螺栓4的旋进长度，使所述紧固螺栓4旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母35内，使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，此时所述角度指示盘23的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行，真三轴模具内装有振捣击实后且尚未脱模的完整真三轴试件；第二步，调节裂隙角度控制组件。根据试验所设计的裂隙倾角，旋转转动盘19使角度指示针32指向量角器24上所示的某一裂隙的设计角度后，旋紧指针紧固螺栓31，依靠指针紧固螺栓31与角度指示盘23之间的摩擦力固定所述角度指示针32，此时角度指示针32所示的角度即为所设计的裂隙倾角；第三步，调节裂隙位置控制组件。旋转纵向丝杠旋柄7将裂隙位置横向控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片30与完整真三轴试件上的设计裂隙位置的横向平行，然后旋转横向丝杠旋柄13将裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片30与设计裂隙的位置重合。第四步，调节裂隙深度控制组件。拔去所述插片销钉34，双手分别握住所述插片传力块27向下用力使所述插片30插入完整的未脱模的真三轴试件内，通过所述深度指示针29读取所述刻度尺26上的读数。达到设计深度后，通过所述插片传力块27向上拔出所述插片30。重复第三步即可制取不同裂隙长度的真三轴试件，重复第一步、第二步和第三步即可制取不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度的真三轴裂隙试件。 10.一种使用权利要求1-9中任何一项所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置制备得到的岩石试件，其特征在于，所述的制备得到的真三轴岩土试件具有不同的裂隙位置、不同的裂隙倾角、不同的裂隙深度和不同的裂隙长度。
所属类别：	发明专利