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原文传递一种智能化岩体蠕变剪切试验机与试验方法

专利名称：	一种智能化岩体蠕变剪切试验机与试验方法
摘要：	本发明公开了一种智能化岩体蠕变剪切试验机与试验方法，包括机体框架装置、剪切装置与动力系统、制热‑冷冻系统和数据智能采集分析系统；机体框架装置为支撑部件，剪切装置与动力系统、制热‑冷冻系统设置在机体框架装置上，剪切装置与动力系统对试样进行剪切和剪切数据的采集，制热‑冷冻系统模拟不同剪切环境，数据智能采集分析系统用于接收剪切数据和分析剪切数据。本发明能够模拟还原所取岩体的所处环境，可以测试高温、常温、冻结湿度下的岩体蠕变剪切强度参数，从而提高岩体蠕变剪切强度参数的准确性；具有应用成本低、操作简单、精度高、智能化模拟岩体所处环境等优点，更具有推广价值。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国矿业大学
发明人：	韩流;舒继森;尚涛;陈涛
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911375494.0
公开号：	CN111060411A
代理机构：	徐州创荣知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈俊杰
分类号：	G01N3/24;G01N3/02;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/24;G01N3/02
申请人地址：	221000 江苏省徐州市泉山区大学路一号
主权项：	1.一种智能化岩体蠕变剪切试验机，其特征在于，包括机体框架装置、剪切装置与动力系统、制热-冷冻系统和数据智能采集分析系统；机体框架装置包括机体底座（5）、机体承台（6）、立柱（7）和横板（8），立柱（7）底端与机体底座（5）固定连接，立柱（7）顶端通过横板销钉（9）与横板（8）连接，位于立柱（7）的中部位置设有机体承台（6）；剪切装置与动力系统包括剪切盒、试样顶盖（13）、压力传感器（15）、位移传感器（16）、剪切油缸（17）、垂压油缸（18）、剪切油缸伺服电动机（19）、剪切油缸液压泵（20）、垂压油缸伺服电动机（21）、垂压油缸液压泵（22）、液压油箱（24）、压力继电器（25）、伺服电动机组调节器（26）、标准砝码（28）、定滑轮（29）和剪切牵引绳（30）；剪切盒包括上剪切盒（10）和下剪切盒（11），下剪切盒（11）为底端封闭顶端开放的双层壁结构，下剪切盒（11）底端放置在机体承台（6）上，上剪切盒（10）的上下两端均为开放结构，上剪切盒（10）底端与下剪切盒（11）的内层壁通过螺钉连接，上剪切盒（10）和下剪切盒（11）围成的剪切空间中设有试样顶盖（13），机体承台（6）上设有定滑轮（29），剪切牵引绳（30）一端与上剪切盒（10）的一侧外壁连接，另一侧绕过定滑轮（29）后悬挂有标准砝码（28），与设置定滑轮（29）相反一侧的机体承台（6）上设有传感器支架（2），传感器支架（2）上设有压力传感器（15）和位移传感器（16），上剪切盒（10）的另一侧外壁与压力传感器（15）和位移传感器（16）连接；与设置定滑轮（29）同侧方向设置剪切油缸（17），剪切油缸（17）底座与立柱（7）连接，剪切油缸（17）活塞杆与下剪切盒（11）的外层壁外侧连接，垂压油缸（18）的底座与横板（8）连接，垂压油缸（18）的活塞杆底端设有垂压加载轴（23），垂压加载轴（23）的轴线与试样顶盖（13）的中线重合；剪切油缸液压泵（20）、垂压油缸液压泵（22）分别通过剪切油缸伺服电动机（19）、垂压油缸伺服电动机（21）与伺服电动机组调节器（26）电连接，剪切油缸（17）通过液压油管（27）经剪切油缸液压泵（20）与液压油箱（24）连通，垂压油缸（18）通过液压油管（27）经垂压油缸液压泵（22）与液压油箱（24）连通；制热-冷冻系统包括剪切环境试验箱（31）、加湿器（33）和制热-冷冻器（35），剪切环境试验箱（31）设置在机体承台（6）上，罩在剪切盒的外部，剪切环境试验箱（31）顶部开设一个供垂压加载轴（23）穿过的孔，剪切环境试验箱（31）一侧面开设两个孔，分别供剪切油缸（17）和剪切牵引绳（30）穿过，剪切环境试验箱（31）另一侧面开设一个供压力传感器（15）和位移传感器（16）穿过的孔；加湿器（33）和制热-冷冻器（35）位于剪切环境试验箱（31）外部，加湿器（33）通过加湿管（32）与剪切环境试验箱（31）内部连通，剪切环境试验箱（31）侧壁的内部设有制热-冷冻管路（36），制热-冷冻管路（36）两端均与制热-冷冻器（35）连通；数据智能采集分析系统包括终端采集处理器（4）和数据传输导线（37），压力传感器（15）、位移传感器（16）和伺服电动机组调节器（26）分别通过数据传输导线（37）与终端采集处理器（4）电连接。 2.根据权利要求1所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机，其特征在于：所述的制热-冷冻管路（36）呈螺旋盘绕式设置在剪切环境试验箱（31）侧壁的内部。 3.根据权利要求1所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机，其特征在于：所述的位于剪切环境试验箱（31）内部的加湿管（32）的端部设有加湿头（34）。 4.根据权利要求1所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机，其特征在于：所述的垂压加载轴（23）底端为内嵌式滚珠结构。 5.一种如权利要求1-4所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机的剪切试验方法，其特征在于：在剪切盒中放置试样（12），试样顶盖（13）放置在试样（12）顶面，垂压加载轴（23）底端抵住试样顶盖（13），对试样顶盖（13）垂直施压；标准砝码（28）通过剪切牵引绳（30）、定滑轮（29）牵引上剪切盒（10）向标准砝码（28）一侧运动，下剪切盒（11）与标准砝码（28）同侧的受力点与剪切油缸（17）的活塞杆刚性接触保持不动，上剪切盒（10）与下剪切盒（11）的相对移动向标准砝码（28）一侧剪切试样（12），上剪切盒（10）的位移被位移传感器（16）实时传递至终端采集处理器（4）；标准砝码（28）利用其重量提供恒定剪切力f，该试验测定在恒定剪切力f作用下试样（12）的变形量、变形速度和加速度数据；垂压油缸（18）对同一组的多个试样（12）分别施加不同的法向荷载σ，每个试样（12）的剪切试验得到的变形量、变形速度和加速度数据，由终端采集处理器（4）收集分析，确定试样（12）的剪切蠕变破坏规律；剪切油缸（17）的活塞杆伸长推动下剪切盒（11）运动，上剪切盒（10）与压力传感装置（15）接触的一侧受到压力传感装置（15）阻挡与下剪切盒（11）产生相对运动，下剪切盒（11）向压力传感装置（15）一侧方向剪切试样（12）；剪切油缸（17）伸出的恒定剪切速度v保持不变，压力传感装置（15）测定试样（12）的抗剪强度，并传递至终端采集处理器（4），该试验测定在恒定剪切速度v条件下试样（12）的位移变形量、抗剪强度τ的变化规律；垂压油缸（18）对同一组的多个试样（12）分别施加不同的法向荷载σ，每个试样（12）的剪切试验得到的位移变形量、抗剪强度τ，由终端采集处理器（4）收集分析，确定试样（12）的剪切蠕变破坏规律。 6.根据权利要求5所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机的剪切试验方法，其特征在于：在进行所述恒定剪切力f或恒定剪切速度v剪切试验时，加湿器（33）向剪切环境试验箱（31）内加入湿气，测定试样（12）在不同湿度条件下的抗剪强度参数。 7.根据权利要求5所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机的剪切试验方法，其特征在于：在进行所述恒定剪切力f或恒定剪切速度v剪切试验时，制热-冷冻器（35）将冷气供入剪切环境试验箱（31）对试样（12）进行温度维持，防止试样（12）融化，以测定冻结状态下试样（12）的抗剪强度参数。 8.根据权利要求5所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机的剪切试验方法，其特征在于：在进行所述恒定剪切力f或恒定剪切速度v剪切试验时，制热-冷冻器（35）将热气供入剪切环境试验箱（31）对试样（12）进行加速融化，以测定冻结的试样（12）在融化环境中的抗剪强度参数。 9.根据权利要求5所述的一种智能化岩体蠕变剪切试验机的剪切试验方法，其特征在于：在进行所述恒定剪切力f或恒定剪切速度v剪切试验时，制热-冷冻器（35）将冷气和热气依次交替传输到剪切环境试验箱（31）对试样（12）进行冻-融循环，以测定试样（12）在不同冻融循环次数n条件下的抗剪强度参数及变化规律。
所属类别：	发明专利