一种岩石蠕变测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及岩石力学与岩石工程技术领域，特别涉及一种岩石蠕变测试装置。


背景技术：

2.蠕变测试可以测量岩石在长期载荷作用下的蠕变特征，具体为岩石在轴向压力作用下的轴向变形，其中位移计可以随时获取岩石的轴向变形量，相机可以随之获取岩石的图像信息，辅助dic技术，可以得到岩石的应变场。
3.目前，国内外关于岩石蠕变测试大多采用伺服压力机进行加载，其蠕变时长大多数天至数十天。关于岩石在几年至几十年的蠕变测试存在一定技术难题，如伺服压力机很难做到数十年不间断运行的大尺度时长。近年来我国深部地下工程如火如荼，隧道围岩、深部采矿等地下工程对岩石在长期载荷作用下的变形分析提出了挑战，对此，急需一种可以测量岩石在长期载荷作用下变形的装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种同时完成多个岩石式样在长期载荷作用下的蠕变变形测试实验的岩石蠕变测试装置。
5.为此，本实用新型技术方案如下：
6.一种岩石蠕变测试装置，包括设置在支架上的五根加压圆柱体、五台位移计和五台相机；其中，
7.支架包括自下而上依次平行且间隔设置的底板、第二支撑板和第一支撑板，三者通过分别竖直设置并沿周向均布设置的四根连接杆焊接固定为一体；在第一支撑板和第二支撑板上沿轴向间隔开设有上下贯通的五个轴向通孔，每个支撑板上的五个轴向通孔沿其长边方向呈均布分布；
8.五根加压圆柱体为五根完全相同的不锈钢制圆柱体，其以竖直设置的方式间隔且均布设置在支架上；
9.五台位移计均以其探测端竖直朝下的方式设置，并分别一一对应地固定在五根加压圆柱体的上方，以探测加压圆柱体下行位移量；
10.五台相机分别一一对应地设置在五根加压圆柱体的前侧，且每台相机均以其镜头水平朝向加压圆柱体方向的方式固定在支架上，以采集压配在加压圆柱体下方的岩石试样的图像。
11.进一步地，轴向通孔的孔径略大于加压圆柱体的外径。
12.进一步地，加压圆柱体的高度与岩石试样需要加载的载荷相适应。
13.进一步地，位移计采用直线位移传感器。
14.进一步地，每台位移计的探测端均朝向位于其下方的加压圆柱体的顶面中心处。
15.进一步地，位移计安装支架由倒l形支杆和固定夹构成；倒l形支杆的竖杆固定在
第一支撑板上的后侧，固定夹设置在横杆杆端并位于加压圆柱体正上方。
16.与现有技术相比，该岩石蠕变测试装置利用加压圆柱体的自身重力形成与实验设定一致的载荷，实现同时多个岩石试样同步测试其在长期荷载下的蠕变变形情况，稳定性高、成本低、操作简单易行。
附图说明
17.图1为本实用新型的岩石蠕变测试装置的结构示意图；
18.图2为本实用新型的岩石蠕变测试装置的俯视图；
19.图3为本实用新型的岩石蠕变测试装置的前视图；
20.图4为本实用新型的岩石蠕变测试装置的侧视图。
具体实施方式
21.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
22.由于蠕变试验的周期长，在岩石蠕变测试中，往往需要进行多个式样进行试验，而同步进行多式样试验与非同步实验相比能够去除其他相关因素对实验结果的影响，或能够通过多试验结果取平均值更能反应岩石的蠕变性能；此外，在岩石蠕变试验中，主要需要对于经过不同温度损伤的岩石试样同时进行多个温度损伤的蠕变试验，以提升试验效率。
23.因此，根据惯常和经验需求，本实施例岩石蠕变测试装置具体为一台适用于同时对五个岩石样本在相同压力作用下进行岩石蠕变实验的五联岩石蠕变测试装置；具体地，
24.如图1～图4所示，该岩石蠕变测试装置包括设置在支架1上的五根加压圆柱体2、五台位移计3和五台相机4；其中，
25.支架1包括自下而上依次平行且间隔设置的底板、第二支撑板和第一支撑板，且三块板材的长度和厚度相同，底板、第二支撑板和第一支撑板的宽度逐渐增大；第二支撑板居中设置在底板上方，第一支撑板以其前侧长边与第二支撑板的前侧长边齐平的方式设置在第二支撑板的上方，且三者通过分别竖直设置在第二支撑板的四个顶角处的四根连接杆焊接固定为一体，即每根连接杆的底端、中部和顶端分别与底板顶面、第二支撑板顶角处和第一支撑板顶角处或短边边沿处焊接固定为一体；
26.在第一支撑板和第二支撑板上沿轴向间隔开设有上下贯通的五个轴向通孔，每个支撑板上的五个轴向通孔沿其长边方向呈均布分布；轴向通孔的孔径略大于加压圆柱体2的外径，使每根加压圆柱体2均能够紧密插装在第一支撑板和第二支撑板上相贯通的轴向通孔内，从而使圆柱体在自重的条件下始终保持竖直向下设置，进而保障圆柱体严格向下加载，防止偏心加载；
27.五根加压圆柱体2均为完全相同的不锈钢制圆柱体，其外径与第一支撑板和第二支撑板上开设的轴向通孔相适应，其高度根据所需要的载荷进行设计；对于高度越大对岩石式样施加的载荷越大；
28.其中，加压圆柱体2基于其自身的重力对岩石试样施加与试验设定一致的载荷，因此可以通过增加加压圆柱体的加压圆柱体实现增加圆柱体的质量，进而实现提高加压圆柱体对岩石施加的载荷；
29.位移计3采用直线位移传感器，其通过位移计安装支架以其探测端竖直朝下的方式固定在第一支撑板上方，利用探测端测量加压圆柱体2顶面向下的位移变化，该位移变化量即可作为岩石蠕变变形量；
30.其中，位移计安装支架由倒l形支杆和固定在倒l形支杆的横杆杆端的固定夹构成；倒l形支杆的竖杆固定在第一支撑板上的后侧、横杆位于加压圆柱体2上方，使杆端的固定夹位于邻侧加压圆柱体2上端面的中心位置处；
31.五台相机4分别一一对应地设置在五根加压圆柱体2的前侧，且每台相机4均以其镜头水平朝向加压圆柱体2的方式固定在底板上；五台相机4分别用于采集压在加压圆柱体2下方的岩石试样在蠕变过程中不同时期的图像；其中，相机4的具体设置位置应满足其镜头能够采集完整的岩石试样图像。
32.下面基于具体试验过程对该岩石蠕变测试装置的使用方法进行进一步说明：
33.s1、将待测试的花岗岩分别加工为五个尺寸为φ1
×
0.5mm的圆柱形岩石试样，然后分别经过25℃、200℃、300℃、400℃、500℃处理后，得到五个经过不同温度损伤的岩石试样；
34.s2、将五个岩石试样依次置于五个尺寸为φ50
×
200mm的不锈钢制加压圆柱体2，使得岩石式样在加压圆柱体自重作用下发生蠕变；
35.s3、将五个位移计通过安装位移计安装支架固定在圆柱体顶面，并使位移计的探测端竖直向下设置并保持与加压圆柱体同轴设置，利用探测端监测加压圆柱体2的下沉量，该下沉量即为岩石试样的轴向蠕变变形量；其中，在测试过程中，位移计3设定为采样频率为每周一次；
36.s4、五台相机4定期采集对应岩石试样蠕变过程的图像变化，相机4的图像采集时间设定为为每周一次；岩石试样变化图像通过dic技术处理可以得到式样的变形长；
37.s5、整个岩石试样的测试时长设计为20年；
38.s6、当蠕变试验结束后，通过分析岩石轴向蠕变变形-时间曲线和岩石试样的变形长，即可分析处岩石试样的蠕变特征。