專(zhuān)利名稱：腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖石試件變形測(cè)試裝置，尤其涉及一種腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮
測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
在富水區(qū)，例如海底隧道、礦山巷道及其他地下工程等，地下水是地下工程不可回 避的現(xiàn)象，巖體總是浸泡在水溶液中，含有腐蝕性的地下水對(duì)于巖體的力學(xué)性質(zhì)有著重要 的影響。處于一定的應(yīng)力條件下的巖體，由于地下水腐蝕效應(yīng)的存在，會(huì)導(dǎo)致巖石內(nèi)在結(jié) 構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)的劣化，從而存在宏觀力學(xué)行為的時(shí)間效應(yīng)_即所謂的流變效應(yīng)。目前巖石 流變學(xué)理論盡管已經(jīng)比較完善，但這些理論主要考慮了巖石自身的流變機(jī)理性質(zhì)，對(duì)于腐 蝕-應(yīng)力耦合作用引起的流變研究還相當(dāng)不足。而現(xiàn)有的流變?cè)O(shè)備也大多比較昂貴，制約 了水溶液腐蝕流變?cè)囼?yàn)的順利進(jìn)行和開(kāi)展。研究方便易用的腐蝕流變?cè)囼?yàn)裝置成為一個(gè)有 待解決的重要問(wèn)題，其中加載的穩(wěn)定性和簡(jiǎn)易性是其中的關(guān)鍵。所以一種腐蝕溶液環(huán)境下 巖石單軸壓縮測(cè)試驗(yàn)加載穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易的測(cè)試裝置急需被研制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種保證操作方便簡(jiǎn)易的同時(shí)保證加載過(guò)程 的穩(wěn)定性的測(cè)試加載條件下溶液的腐蝕效應(yīng)所造成的巖石試件變形的時(shí)間效應(yīng)的裝置。本 發(fā)明采用的技術(shù)手段如下 —種腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征包括導(dǎo)向立柱、堆重砝碼、十字 壓板、耐腐蝕容器和位移千分表； 試驗(yàn)時(shí)將試件放置在耐腐蝕容器中，其上部依次放置壓塊和十字壓板；所述過(guò)十 字壓板通過(guò)導(dǎo)向立柱進(jìn)行定位，使其只能沿著豎直方向運(yùn)動(dòng)；所述堆重砝碼放置在十字壓 板上，用來(lái)提供多級(jí)加載的力；所述位移千分表同十字壓板相連接，用與記錄十字壓板的位移量。 所述十字壓板的四個(gè)分板上開(kāi)有同導(dǎo)向立柱的橫截面相對(duì)應(yīng)的通孔；使用時(shí)將導(dǎo) 向?qū)蛄⒅潭ㄔ谀透g容器的周?chē)?，通過(guò)所述通孔將十字壓板活動(dòng)連接在導(dǎo)向立柱上。
在測(cè)試裝置的下邊設(shè)有底座，用于承載耐腐蝕容器和導(dǎo)向立柱，所述底座設(shè)有4 個(gè)支腿，其中一個(gè)支腿帶有高度調(diào)節(jié)螺栓來(lái)進(jìn)行底座的調(diào)平。 所述壓塊分為上壓塊和下壓塊，其中下壓塊為白鋼材料；所述上壓塊和下壓塊固
定為一體呈工字形。 在試件和耐腐蝕容器之間設(shè)有墊板。 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的測(cè)試裝置以耐腐蝕PVC板作為溶液的儲(chǔ) 罐，采用十字形的承載壓板，壓板由4根導(dǎo)向立柱穿過(guò)，通過(guò)4根導(dǎo)向立柱在壓板上添加砝 碼加重，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石試件的加載，壓板通過(guò)聯(lián)結(jié)塊結(jié)構(gòu)壓在巖石試件上。位移千分表固 定在導(dǎo)向立柱上，可測(cè)試巖石試件變形。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)，而且成本低廉適于廣泛推廣。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中十字壓板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中試驗(yàn)的荷載位移曲線；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中試驗(yàn)的時(shí)間位移曲線； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中硫酸和鹽酸作用下巖石的變形時(shí)間曲線. 圖中1、導(dǎo)向立柱，2、堆重砝碼，3、十字壓板，4、耐腐蝕容器，5、上壓塊，6、下壓塊，
7、位移千分表，8、底座，9、試件，10、墊板。
具體實(shí)施例方式
該測(cè)試裝置的工作原理是十字壓板3主要通過(guò)導(dǎo)向立柱1和上壓塊5、下壓塊6組 成的聯(lián)結(jié)塊結(jié)構(gòu)壓在試件9上，十字壓板3上面逐漸堆放堆重砝碼2，從而實(shí)現(xiàn)試件的逐級(jí) 加載。各級(jí)加載過(guò)程中，試件浸泡在溶液中，平放在耐腐蝕容器4的底面的墊板10上，從而 得到腐蝕作用下試件的時(shí)間效應(yīng)。 如圖1所示該測(cè)試裝置中，導(dǎo)向立柱l，用來(lái)對(duì)十字壓板進(jìn)行定位，并使十字壓板 受到加載后平穩(wěn)地向下進(jìn)行。堆重砝碼2，用來(lái)提供多級(jí)加載的力。十字壓板3，其上部可 承擔(dān)堆重砝碼，下部接壓塊，提供壓力。耐腐蝕容器4 (本實(shí)施利采用PVC耐腐蝕容器)，用 來(lái)儲(chǔ)存腐蝕性溶液，受壓的試件放置其中。壓塊分為上壓塊5和試件下壓塊6，連接在十字 壓板和巖石試件之間，起著荷載傳遞作用，6下壓塊采用耐腐蝕的白鋼材料，可浸入溶液中， 上壓塊5為普通鋼，上下壓塊連接成一體，呈"工字形"保證所加荷載與試件表面垂直，這樣 既滿足耐腐蝕性的條件，又節(jié)省了材料簡(jiǎn)化了工藝。位移千分表7，進(jìn)行加載過(guò)程試件變形 的測(cè)量。底座8，平穩(wěn)地承擔(dān)整個(gè)設(shè)備重量，并保持整個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定。其中導(dǎo)向立柱l只是 確保十字壓板3沿著豎直方向運(yùn)動(dòng)(本實(shí)施例采用在十字壓板3的四個(gè)分板上開(kāi)有同導(dǎo)向 立柱1的橫截面相對(duì)應(yīng)的通孔(如圖2所示)，使用時(shí)將導(dǎo)向?qū)蛄⒅?垂直固定在耐腐蝕 容器4的周?chē)?，通過(guò)所述通孔將十字壓板3活動(dòng)連接在導(dǎo)向立柱1上的技術(shù)方案，也可采用 如滑軌的形式(即在十字壓板3的四個(gè)分板上設(shè)置滑快或滑輪同各導(dǎo)向立柱1上的滑軌 相配合，保持十字壓板3水平向下運(yùn)動(dòng)(圖中未視，因其是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的一種配合 形式)。)的技術(shù)方案。 具體實(shí)現(xiàn)如下巖石試件通過(guò)墊板放置在耐腐蝕容器內(nèi)，浸泡在待測(cè)的腐蝕性的 溶液里。上部承受由上、下壓塊傳遞來(lái)的十字壓板的荷載，十字壓板通過(guò)4根導(dǎo)向立柱定 位，并保持水平，上面在4根立柱處堆放砝碼，提供荷載。由于采用十字壓板和4根導(dǎo)向立 柱較好地保證了裝置的穩(wěn)定性。位移千分表通過(guò)導(dǎo)向立柱固定，測(cè)頭與十字壓板上表面接 觸，實(shí)測(cè)十字壓板的位移，以間接地測(cè)出試件的變形。底座采用4個(gè)支腿，其中一個(gè)帶有高 度調(diào)節(jié)螺栓，可用來(lái)進(jìn)行底座的調(diào)平。進(jìn)行測(cè)試時(shí)先調(diào)節(jié)底座的支腿螺栓使底座水平，將四 根導(dǎo)向立柱通過(guò)螺栓連接在底座上，將PVC的耐腐蝕容器放置在底座上，在容器中倒入某 特定的溶液。將加工的巖石試件(保證上下為平面)放在容器內(nèi)的白鋼墊板上，浸泡在溶 液中。上、下壓塊通過(guò)螺紋連接，并壓放在試件上，上面放上十字壓板，十字壓板通過(guò)根導(dǎo)向立柱保持水平。在導(dǎo)向立柱上固定位移千分表，并按照荷載要求在十字壓板的四根立柱部 位對(duì)稱地放上砝碼。通過(guò)增加砝碼，實(shí)現(xiàn)多級(jí)荷載的施加，每級(jí)荷載保持一定的時(shí)間(如10 天)，通過(guò)位移計(jì)測(cè)得試件因腐蝕溶液引起的變形，從而測(cè)得其時(shí)間效應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先卸 下位移千分表，然后去掉砝碼和十字壓板，以及壓塊和試件。然后，移出耐腐蝕容器4，可將 殘留溶液倒掉。下面列舉兩個(gè)實(shí)例進(jìn)行具體說(shuō)明
例1 :進(jìn)行多級(jí)荷載時(shí)間效應(yīng)試驗(yàn) 首先加工制備待試驗(yàn)的帶預(yù)制裂紋的巖樣試件安放于圖1的裝置中，浸泡在5% 硫酸溶液中，通過(guò)堆放砝碼對(duì)試件加載，先將荷載保持穩(wěn)定在1Ma，間隔5天，依次增加1Ma， 一直增加到8Mpa.在此過(guò)程中，一直采用位移千分表監(jiān)測(cè)試件的變形進(jìn)行記錄。最終獲取 試驗(yàn)的荷載位移曲線如圖3所示和時(shí)間位移曲線如圖4所示。
例2 :單級(jí)荷載下不同腐蝕溶液的巖石流變效應(yīng)對(duì)比 以下是一種巖樣在固定的荷載15MPa(單級(jí)荷載)下分別在8%的鹽酸和8%的硫 酸作用下，隨著時(shí)間的對(duì)位移變形進(jìn)行記錄，最終獲取如圖5所示曲線。通過(guò)圖5的曲線 可分析出在恒定的荷載下，巖石在硫酸的作用下，隨著時(shí)間的變形效應(yīng)明顯；而在鹽酸作用 下，隨著時(shí)間的變形效應(yīng)不明顯。 通過(guò)由實(shí)例1和實(shí)例2表明，該裝置可以有效地對(duì)腐蝕效應(yīng)引起的巖石流變進(jìn)行 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征包括導(dǎo)向立柱(1)、堆重砝碼(2)、十字壓板(3)、耐腐蝕容器(4)和位移千分表(7)；試驗(yàn)時(shí)將試件(9)放置在耐腐蝕容器(4)中，其上部依次放置壓塊和十字壓板(3)；所述過(guò)十字壓板(3)通過(guò)導(dǎo)向立柱(1)進(jìn)行定位，使其只能沿著豎直方向運(yùn)動(dòng)；所述堆重砝碼(2)放置在十字壓板(3)上，用來(lái)提供多級(jí)加載的力；所述位移千分表(7)同十字壓板(3)相連接，用與記錄十字壓板(3)的位移量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征在于所述十字壓 板(3)的四個(gè)分板上開(kāi)有同導(dǎo)向立柱(1)的橫截面相對(duì)應(yīng)的通孔；使用時(shí)將導(dǎo)向?qū)蛄⒅?(1)固定在耐腐蝕容器(4)的周?chē)?，通過(guò)所述通孔將十字壓板(3)活動(dòng)連接在導(dǎo)向立柱(1) 上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征在于在測(cè)試裝置 的下邊設(shè)有底座(8)，用于承載耐腐蝕容器(4)和導(dǎo)向立柱(l)，所述底座(8)設(shè)有4個(gè)支 腿，其中一個(gè)支腿帶有高度調(diào)節(jié)螺栓來(lái)進(jìn)行底座的調(diào)平。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征在于所述壓塊分 為上壓塊(5)和下壓塊(6)，其中下壓塊(6)為白鋼材料；所述上壓塊(5)和下壓塊(6)固 定為一體呈工字形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征在于在試件(9) 和耐腐蝕容器(4)之間設(shè)有墊板(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試裝置，其特征包括導(dǎo)向立柱、堆重砝碼、十字壓板、耐腐蝕容器和位移千分表；試驗(yàn)時(shí)將試件放置在耐腐蝕容器中，其上部依次放置壓塊和十字壓板；所述過(guò)十字壓板通過(guò)導(dǎo)向立柱進(jìn)行定位，使其只能沿著豎直方向運(yùn)動(dòng)；所述堆重砝碼放置在十字壓板上，用來(lái)提供多級(jí)加載的力；所述位移千分表同十字壓板相連接，用與記錄十字壓板的位移量。該測(cè)試裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便和便于生產(chǎn)等特點(diǎn)，而且成本低廉適于在腐蝕環(huán)境下巖石單軸壓縮測(cè)試中廣泛推廣。
文檔編號(hào)G01B5/30GK101762229SQ200910220698
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者姜諳男 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)