一种与岩芯夹持器配合使用的剪切位移测量系统的制作方法

1.本发明涉及岩石力学检测装置技术领域，尤其涉及的是一种与岩芯夹持器配合使用的剪切位移测量系统。


背景技术：

2.地下建筑工程建设与维护、和边坡的稳定性监测的工程性问题往往会伴随着孔隙和微裂隙的扰动和变化，地下工程的开发会造成裂隙的应变分布发生变化，从而造成裂隙的位移变化以及错动，这一系列的物理变化可能造成渗透率发生改变，从而发生塌陷，崩塌等地质灾害。这亟待设计一款可以测量高环压下的裂隙岩石在受压下的剪切位移变化，实现裂隙的变化的数据化分析，以充分掌握地下工程开发导致裂隙位移的规律。
3.常规的岩芯夹持器可以支持基本的实验数据测量，但岩石在受压下的裂隙位移并不能够测量，高压下裂隙会发生位移变化，这对于高压下岩石相关参数的计算是不行的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种与岩芯夹持器配合使用的剪切位移测量系统，以实现在高环压下的岩石裂隙变化的测量。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种与岩芯夹持器配合使用的剪切位移测量系统，包括岩芯夹持器、位移传递部和位移测量部，所述岩芯夹持器包括内设安装空腔的外壳，外壳的安装空腔中设置有岩石容纳组件，岩石容纳组件与外壳的安装空腔内侧壁之间的环形间隙形成环压间隙，岩石容纳组件包括套管、上堵头、下堵头，套管上下两端分别固定安装在上堵头和下堵头上，上堵头和下堵头分别固定在外壳上，套管内腔形成岩石容纳腔，岩石容纳腔底部通过下堵头封堵，下堵头内部开有与岩石容纳腔相连通的注液通道，岩石容纳腔内放置有岩石样品，上堵头为内设孔道的空心结构，孔道与岩石容纳腔连通，位移传递部置于上堵头的孔道中且能在孔道中自由滑动，位移测量部安装在上堵头顶部，位移测量部包括测量支架以及安装在测量支架上的多个位移测量单元,每个位移测量单元具有竖直向下延伸的位移顶针，位移传递部包括多块独立的位移传递块，岩石样品被裂隙分隔为多块独立的岩石块，多块位移传递块顶端与多个位移测量单元的位移顶针一一对应的相抵接，多块位移传递块底端与多块独立的岩石块顶端一一对应的相抵接。
7.进一步的，所述外壳包括从下往上依次连接的底座、耐高压筒体和顶座，底座、耐高压筒体和顶座共同围成所述安装空腔；所述套管上下两端分别固定套装在上下两个固定环上，上堵头底端和下堵头顶端分别伸入至耐高压筒体内腔中，上固定环置于上堵头和耐高压筒体之间，下固定环置于下堵头和耐高压筒体之间，上固定环与耐高压筒体内侧壁之间密封对接，下固定环与耐高压筒体内侧壁之间密封对接；下堵头固定在底座的竖向安装孔中，上堵头置于耐高压筒体顶部，且通过顶座将上堵头压紧在耐高压筒体上。
8.进一步的，所述上堵头底部设有一圈向下凸的定位环，定位环向下嵌入至上固定
环与耐高压筒体内侧壁之间的环形定位间隙中。
9.进一步的，所述耐高压筒体上设有环压口和放空口，下堵头底部设有与注液通道相连通的注液口，注液口和环压口分别外接水泵。
10.进一步的，所述测量支架通过一个安装环固定套装在上堵头顶部。
11.进一步的，所述位移测量单元为位移传感器。
12.进一步的，所述位移测量部包括三个位移测量单元，位移传递部包括三块独立的位移传递块，岩石样品被裂隙分隔为三块独立的岩石块。
13.本发明相比现有技术具有以下优点：
14.本发明提供的一种与岩芯夹持器配合使用的剪切位移测量系统，通过在岩芯夹持器的基础上增设了位移传递部和位移测量部，既能实现对岩石基础渗透率数据的测量，又能实现对岩石在高环压下的裂隙位移变化数据的测量。此外，本装置结构简单，操作便捷，密封性好；可有效的实现在环压下岩石位移变化的实时准确观测，有助于了解岩石变化的岩石力学机理。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图。
16.图2是本发明的位移传递部的立体图。
17.图3是本发明的岩石样品的立体图。
18.图中标号：1环压间隙；2套管；3上堵头；4下堵头；5注液通道；6岩石样品；7测量支架；8位移传感器；9安装环；10位移顶针；11位移传递块；12岩石块；13底座；14耐高压筒体；15顶座；16上固定环；17下固定环；18密封圈；19定位环；20定位台阶；21环压口；22放空口；23注液口；24主裂隙；25分裂隙。
具体实施方式
19.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
20.参见图1至图3，本实施例公开了一种与岩芯夹持器配合使用的剪切位移测量系统，包括岩芯夹持器、位移传递部和位移测量部，岩芯夹持器包括内设安装空腔的外壳，外壳的安装空腔中设置有岩石容纳组件，岩石容纳组件与外壳的安装空腔内侧壁之间的环形间隙形成环压间隙1，岩石容纳组件包括套管2、上堵头3、下堵头4，套管2上下两端分别固定安装在上堵头3和下堵头4上，上堵头3和下堵头4分别固定在外壳上，套管2内腔形成岩石容纳腔，岩石容纳腔底部通过下堵头4封堵，下堵头4内部开有与岩石容纳腔相连通的注液通道5，岩石容纳腔内放置有岩石样品6，上堵头3为内设孔道的空心结构，孔道与岩石容纳腔连通，位移传递部置于上堵头3的孔道中且能在孔道中自由滑动，位移测量部安装在上堵头3顶部，位移测量部包括测量支架7以及安装在测量支架7上的多个位移测量单元,测量支架7通过一个安装环9固定套装在上堵头3顶部。位移测量单元为位移传感器8。每个位移测量单元具有竖直向下延伸的位移顶针10，位移传递部包括多块独立的位移传递块11，岩石样品6被裂隙分隔为多块独立的岩石块12，多块位移传递块11顶端与多个位移测量单元的位
移顶针10一一对应的相抵接，多块位移传递块11底端与多块独立的岩石块12顶端一一对应的相抵接。
21.外壳包括从下往上依次连接的底座13、耐高压筒体14和顶座15，底座13、耐高压筒体14和顶座15共同围成安装空腔。套管2可采用透明热缩管，套管2上下两端分别固定套装在上下两个固定环上，上堵头3底端和下堵头4顶端分别伸入至耐高压筒体14内腔中，上固定环16置于上堵头3和耐高压筒体14之间，下固定环17置于下堵头4和耐高压筒体14之间，上固定环16与耐高压筒体14内侧壁之间通过密封圈18进行密封对接，下固定环17与耐高压筒体14内侧壁之间通过密封圈18进行密封对接；底座13顶部与耐高压筒体14外侧之间螺纹连接，下堵头4通过螺纹连接的方式固定在底座13的竖向安装孔中，为了便于安装，下堵头4可设计为由多块拼凑而成。上堵头3置于耐高压筒体14顶部，上堵头3底部设有一圈向下凸的定位环19，定位环19向下嵌入至上固定环16与耐高压筒体14内侧壁之间的环形定位间隙中，以实现上堵头3与耐高压筒体14之间的同心定位。上堵头3外侧设有水平的定位台阶20，顶座15底部与耐高压筒体14外侧之间螺纹连接，顶座15顶部设有压环，通过压环压住上堵头3的定位台阶20，从而将上堵头3压紧在耐高压筒体14上。
22.耐高压筒体14上设有环压口21和放空口22，下堵头4底部设有与注液通道5相连通的注液口23，注液口23和环压口21分别外接水泵。其中，注液口23外接由美国teledyne isco公司生产的型号为65d的高压高精度柱塞泵，通过高压高精度柱塞泵向注液口23注水，并可精确调节注水压力。环压口21外接j
‑
x柱塞计量泵，通过j
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x柱塞计量泵向环压口21注水，并可调节注水压力。
23.本实施例中，位移测量部包括三个位移测量单元，位移传递部包括三块独立的位移传递块11，岩石样品6被裂隙分隔为三块独立的岩石块12，岩石样品6的裂隙包括位于底部的一条主裂隙24以及位于顶部的两条分裂隙25，主裂隙24底部与注液通道5相连通，两条分裂隙25底部汇集在主裂隙24顶部，两条分裂隙25顶部外倾斜延伸，通过一条主裂隙24和两条分裂隙25将岩石样品6分割为独立的三块岩石块12，并通过三块位移传递块11分别将三块岩石块12的竖向位移量传递给三个位移顶针10，通过三个位移顶针10分别触发对应的三个位移传感器8，通过三个位移传感器8即可对三块岩石块12的竖向位移进行精确测量。
24.本实施例提供的系统的工作过程如下：
25.将带裂隙的岩石样品6置于岩石容纳腔中，再在上堵头3的孔道中放入三块位移传递块11，使得三块位移传递块11底端与三块独立的岩石块12顶端一一对应的相抵接，然后在上堵头3顶部安装好位移测量部，并使得三个位移测量单元的位移顶针10分别与三块位移传递块11顶端相接触。之后将注液口23外接高压高精度柱塞泵，将环压口21外接j
‑
x柱塞计量泵。
26.通过环压口21向套管2与耐高压筒体14之间的环压间隙1中注水，待环压间隙1中的水满后会从放空口22流出，此时用密封塞堵住放空口22，保持套管2与耐高压筒体14之间的环压间隙1为封闭状态，并可通过j
‑
x柱塞计量泵来控制环压注水压力。通过注液口23向注液通道5注水，注液通道5的水流入至岩石容纳腔中，水经过岩石样品6的裂隙后最终流出，通过高压高精度柱塞泵可对注水压力进行精确控制。在改变环压与注水渗流压力的条件下可通过位移传感器8实时观察岩石裂隙受压下的力学变化。
27.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。