專利名稱：一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及巖石真三軸試驗技術領域，更具體是本實用新型涉及一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，該裝置可用于真三軸試驗準備階段的巖樣裝配。
背景技術：
巖石真三軸試驗系統(tǒng)(True triaxial testing system :TTS)能夠模擬三軸應力不等條件下巖石的力學特性。相對于常規(guī)三軸試驗，真三軸試驗更能解釋自然應力狀態(tài)下巖石的力學形為。大部分的真三軸試驗的巖樣為長方體(或者立方體)，有著個六個端部且可以在正交的三個方向上受到大小不同的均勻的荷載。真三軸試驗機根據(jù)荷載的類型可分為剛性加載式、柔性加載式以及混合加載式，其中以茂木式“兩剛一柔”的混合型加載結構為目前主流的巖石真三軸加載形式。在茂木式真三軸試驗中，巖樣通過烘干的硅膠連接和密封與兩對承壓墊塊封裝形成一個不滲油的整體置于油壓真三軸壓力室中進行加載。然而，由于密封裝置的上下兩個面均需涂抹硅膠，這樣造成操作非常麻煩，且輕微的操作誤差可至使承壓墊塊與試樣發(fā)生錯位使得加載中心偏離，使得試驗結果嚴重失真。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有巖石真三軸試驗的試樣與承壓墊塊裝配的上述不便，本實用新型的目的是在于提供了一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，該裝置結構簡單，操作簡便，其能非常好的解決因涂抹硅膠造成的試樣的裝配困難和巖樣錯位，同時也能夠方便進行多塊巖樣在烘干箱中同時烘干。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術措施一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，該裝置包括環(huán)狀骨架、鎖緊螺栓、盤狀墊片、支撐螺桿，其特征在于環(huán)狀骨架水平向有二對正交的螺孔，每對螺孔中軸線過環(huán)狀骨架的中心，第一鎖緊螺栓、第二鎖緊螺栓、第三鎖緊螺栓、第四鎖緊螺栓分別擰在環(huán)狀骨架的水平向螺孔中；第一鎖緊螺栓、第二鎖緊螺栓、第三鎖緊螺栓、第四鎖緊螺栓的頭部分別和第一盤狀墊片、第二盤狀墊、第三盤狀墊、第四盤狀墊相接觸，第一盤狀墊片、第二盤狀墊片、第三盤狀墊片、第四盤狀墊片的另一面直接與第一承壓墊塊、第二承壓墊塊、第三承壓墊塊、第四承壓墊塊接觸；環(huán)狀骨架的下表面設有三個呈互為120°角的非穿透螺孔，分別用于擰入第一支撐螺桿、第二支撐螺桿和第三支撐螺桿。所述的第一鎖緊螺栓、第二鎖緊螺栓、第三鎖緊螺栓、第四鎖緊螺栓的頭部設計成半球狀。所述的第一盤狀墊片、第二盤狀墊片、第三盤狀墊片、第四盤狀墊片的一面中心處設有相同曲率半徑的球孔。所述的第一鎖緊螺栓、第二鎖緊螺栓、第三鎖緊螺栓、第四鎖緊螺栓和第一盤狀墊片、第二盤狀墊片、第三盤狀墊片、第四盤狀墊片接觸面為球面。[0010]所述的環(huán)狀骨架上表面設有三個呈互為120°角的非穿透圓孔。
本實用新型提供一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，該裝置包括環(huán)形骨架、 兩對鎖緊螺栓、四只盤狀墊片以及三只支撐螺桿，其具體的連接方式如下(1)環(huán)形骨架有兩對水平的螺口，其中軸正交且均穿過環(huán)形骨架中心，并放置兩對鎖緊螺栓。(2)鎖緊螺栓的頭部為半球狀，且盤狀墊片的一側中心含有曲率半徑和鎖緊螺栓頭部相同的球孔，那么，盤狀墊片的有球孔一側與螺栓以球面接觸方式相連，其另一側則與承壓墊塊直接接觸。(3)環(huán)形骨架的下面開有三個互為120°的非穿透螺孔，用來擰入三只支撐螺桿。如上所述的盤狀墊塊，工作時直接貼于承壓墊塊上，其沒有球孔一側則設計成齒狀，從而增大與承壓墊塊的摩擦系數(shù)。如上所述的鎖緊螺栓半球狀頭部設計和盤狀墊片中間的球孔設計，使得在一定傾斜范圍內(nèi)鎖緊螺栓仍然和盤狀墊片保持面狀接觸，從而避免點接觸造成裝置對承壓墊塊和巖樣的夾持作用失效。如上所述的盤狀墊片用于較好的傳遞鎖緊螺栓的鎖緊力，其直徑略小于承壓墊塊的厚度，方便與鎖緊螺栓接觸位置的調(diào)節(jié)。如上所述的環(huán)狀骨架，其上表面同樣開有三個互為120°角的非穿透孔，該孔的直徑略大于支撐螺桿的直徑，這樣可方便幾組同樣的結構相互疊放，同時放入烘干箱中進行烘干，非常適用于多數(shù)內(nèi)空高大于長和寬的烘干箱。此外，該孔與上述的下表面螺口和水平螺口這三者均相應的錯開。所述的環(huán)形骨架的上表面開設有三個互為120°角的非穿透圓孔，孔徑略大于鎖緊螺栓半球狀端部直徑?？墒怪温莞勺淦渲?，方便多組均夾有承壓墊塊和巖樣的裝置垂直疊加后同時放入烘干箱中烘干。為了適應不同尺寸巖樣和承壓墊塊，環(huán)狀骨架直徑較大，因此，如上所述的鎖緊螺栓前段部不設螺紋，避免無效的螺紋所帶來冗余的螺栓擰緊操作。本實用新型的有益效果是，本實用新型裝置易行，操作簡便，其能完好的適應茂木式真三軸“兩剛一柔”承壓墊塊與巖樣之間的裝配，本實用新型能夠大大提高承壓墊塊與巖樣的裝配效率，不僅使涂抹和烘干硅膠變的容易，確保整個過程無巖樣錯位，使真三軸試驗結果更加符合實際，同時還可以有效地利用烘干箱內(nèi)空間，節(jié)省多塊試樣烘干時間。

圖1為一種真三軸試驗中巖樣裝配的裝置俯視圖；圖2為一種真三軸試驗中巖樣裝配的裝置仰視圖；圖3為一種真三軸試驗中巖樣裝配的裝置前視圖；其中環(huán)形骨架1 ；鎖緊螺栓(第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4，共4個)；盤狀墊片(第一盤狀墊片3-1、第二盤狀墊片3-2、第三盤狀墊片3-3、第四盤狀墊片3-4，共4個)；支撐螺桿(第一支撐螺桿4-1、第二支撐螺桿4-2、第三支撐螺桿4-3，共3個)；承壓墊塊(第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4，共4個)；巖石試樣6。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，該裝置包括環(huán)狀骨架1、第一鎖緊螺栓
2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4，第一盤狀墊片3_1、第二盤狀墊片3-2、第三盤狀墊片3-3、第四盤狀墊片3-4以及第一支撐螺桿4-1、第二支撐螺桿4-2、 第三支撐螺桿4-3。根據(jù)圖1、2、3所示，其連接關系是環(huán)狀骨架1水平向有二對正交的螺孔，每對螺孔中軸線過環(huán)狀骨架1的中心，二對第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4分別擰在環(huán)狀骨架1的水平向螺孔中；第一鎖緊螺栓2-1、 第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4的頭部分別和四個第一盤狀墊片
3-1、第二盤狀墊3-2、第三盤狀墊3-3、第四盤狀墊3-4相接觸，起到較好傳遞鎖緊力，同時避免因第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4與第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4直接接觸使得第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4被刮花；環(huán)狀骨架1 的下表面設有三個呈互為120°角的非穿透螺孔，用以擰入第一支撐螺桿4-1、第二支撐螺桿4-2、第三支撐螺桿4-3 ；第一盤狀墊片3-1、第二盤狀墊片3-2、第三盤狀墊片3_3、第四盤狀墊片3-4的另一面直接與第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4接觸，該面為齒狀或相似狀以增大接觸面的摩擦系數(shù)。如圖1、2所示，四個第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4擰緊后第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4產(chǎn)生鎖緊力，使其和巖樣6固定不動，防止在移動和涂抹硅膠時產(chǎn)生錯動。如圖1、2所示，四個第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4的前段部分無螺紋，可避免較長第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4鎖緊螺栓所帶來無效的擰入，節(jié)省操作時間。如圖1、2所示，四個第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2_3、第四鎖緊螺栓2-4的頭部設計成半球狀，且第一盤狀墊片3-1、第二盤狀墊片3-2、第三盤狀墊片3-3、第四盤狀墊片3-4的一面中心處設有相同曲率半徑的球孔；第一鎖緊螺栓2-1、第二鎖緊螺栓2-2、第三鎖緊螺栓2-3、第四鎖緊螺栓2-4和第一盤狀墊片3-1、第二盤狀墊片 3-2、第三盤狀墊片3-3、第四盤狀墊片3-4接觸面為球面，避免兩者中軸不在同一直線造成的點狀接觸。如圖1、2、3所示，三個第一支撐螺桿4-1、第二支撐螺桿4_2、第三支撐螺桿4_3可將整個裝置支撐起來，便于巖樣6 —面涂抹硅膠后，對其另一面進行涂抹，也方便于將其放入烘干箱中進行烘干。此外，環(huán)狀骨架1上表面設有三個呈互為120°角的非穿透圓孔，該圓孔直徑略大于第一支撐螺桿4-1、第二支撐螺桿4-2、第三支撐螺桿4-3的螺紋外徑，可將另外一組裝置的第一支撐螺桿4-1、第二支撐螺桿4-2、第三支撐螺桿4-3放入其中，這樣可使幾個相同的裝置垂直疊加固定，方便幾組承壓墊塊(第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊 5-2、第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4)和巖樣6同時烘干，充分利用烘干箱的內(nèi)空并減少多塊巖樣烘干的時間。本實用新型與巖石或鑄鐵平臺相結合，將第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、 第三承壓墊塊5-3、第四承壓墊塊5-4和巖樣6置于同一平面后再利用本實用新型的裝置進行固定，操作簡便，其能完好的適應茂木式真三軸“兩剛一柔”的承壓墊塊與巖樣之間的裝配。本實用新型能夠大大提高第一承壓墊塊5-1、第二承壓墊塊5-2、第三承壓墊塊 5-3、第四承壓墊塊5-4與巖樣6的裝配效率，不僅使涂抹和烘干硅膠變的容易，確保整個過程無巖樣錯位，使真三軸試驗結果更加符合實際，同時還可以有效利用烘干箱內(nèi)空間，節(jié)省多塊試樣烘干時間。
權利要求1.一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，該裝置包括環(huán)狀骨架(1)、鎖緊螺栓(2-1、 2-2、2-3、2-4)、盤狀墊片(3-1、3-2、3-3、3-4)、支撐螺桿(4-1，4-2，4-3)，其特征在于環(huán)狀骨架(1)水平向有二對正交的螺孔，每對螺孔中軸線過環(huán)狀骨架(1)的中心，第一鎖緊螺栓 (2-1)、第二鎖緊螺栓(2-2)、第三鎖緊螺栓(2-3)、第四鎖緊螺栓(2-4)分別擰在環(huán)狀骨架 (1)的水平向螺孔中；第一鎖緊螺栓(2-1)、第二鎖緊螺栓(2-2)、第三鎖緊螺栓(2-3)、第四鎖緊螺栓(2-4)的頭部分別和第一盤狀墊片(3-1)、第二盤狀墊(3-2)、第三盤狀墊(3-3)、 第四盤狀墊(3-4)相接觸，第一盤狀墊片(3-1)、第二盤狀墊片(3-2)、第三盤狀墊片(3-3)、 第四盤狀墊片(3-4)的另一面直接與第一承壓墊塊(5-1)、第二承壓墊塊(5-2)、第三承壓墊塊(5-3)、第四承壓墊塊(5-4)接觸；環(huán)狀骨架(1)的下表面設有三個呈互為120°角的非穿透螺孔，分別用于擰入第一支撐螺桿(4-1)、第二支撐螺桿(4-2)和第三支撐螺桿。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，其特征在于所述的第一鎖緊螺栓(2-1)、第二鎖緊螺栓(2-2)、第三鎖緊螺栓(2-3)、第四鎖緊螺栓(2-4)的頭部設計成半球狀。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，其特征在于所述的第一盤狀墊片(3-1)、第二盤狀墊片(3-2)、第三盤狀墊片(3-3)、第四盤狀墊片(3-4)的一面中心處設有相同曲率半徑的球孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，其特征在于所述的第一鎖緊螺栓(2-1)、第二鎖緊螺栓(2-2)、第三鎖緊螺栓(2-3)、第四鎖緊螺栓(2-4)和第一盤狀墊片(3-1)、第二盤狀墊片(3-2)、第三盤狀墊片(3-3)、第四盤狀墊片(3-4)接觸面為球面。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，其特征在于所述的環(huán)狀骨架(1)上表面設有三個呈互為120°角的非穿透圓孔。
專利摘要本實用新型公開了一種用于真三軸試驗中巖樣裝配的裝置，包括環(huán)狀骨架、鎖緊螺栓、盤狀墊片、支撐螺桿，環(huán)狀骨架水平向有二對正交的螺孔，每對螺孔中軸線過環(huán)狀骨架的中心，鎖緊螺栓分別擰在環(huán)狀骨架的水平向螺孔中；鎖緊螺栓的端部和盤狀墊片相接觸，盤狀墊片的另一面直接與承壓墊塊接觸。鎖緊螺栓的頭部設計成半球狀，盤狀墊片的一面中心處設有相同曲率半徑的球孔。鎖緊螺栓和盤狀墊片接觸面為球面。環(huán)狀骨架的下表面設有三個呈互為120°角的非穿透螺孔，用以擰入支撐螺桿。環(huán)狀骨架上表面設有三個呈互為120°角的非穿透圓孔。結構簡單，操作簡便，解決因涂抹硅膠造成的試樣的裝配困難，避免巖樣錯位，并能夠方便進行多塊巖樣在烘干箱中同時烘干。
文檔編號G01N1/36GK202110092SQ201120117749
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權日2011年4月20日
發(fā)明者馮夏庭, 李小春, 白冰, 石露 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所