一種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，包括固定框架、切割筒壁、取芯筒、動(dòng)力系統(tǒng)和鏈條式切割系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置于固定框架上，鏈條式切割系統(tǒng)設(shè)置于取芯筒上，固定框架底端與切割筒壁相連接后設(shè)置于取芯筒上，動(dòng)力系統(tǒng)將動(dòng)力傳給鏈條式切割系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鏈條式切割系統(tǒng)對(duì)巖石的切割。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，易于在野外取得巖芯，具有極高的推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】-種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及巖石設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 真三軸試驗(yàn)是使巖石試件處于三個(gè)主應(yīng)力不相等（即σ 1> σ 2> 0 3)的應(yīng)力組合 狀態(tài)下的三軸壓縮試驗(yàn)。真三軸試驗(yàn)可以研究中間主應(yīng)力（σ 2)對(duì)巖石變形及強(qiáng)度特性的 影響。
[0003] 對(duì)于隧道施工來(lái)說(shuō)，高地應(yīng)力條件下地下工程圍巖在開(kāi)挖前處于三維應(yīng)力狀態(tài)， 其中某1?2個(gè)方向的主應(yīng)力很高，開(kāi)挖后，圍巖由三維應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎S應(yīng)力狀態(tài)，在 巖質(zhì)較脆的情況下，有可能產(chǎn)生能量的急劇釋放，圍巖發(fā)生劈裂彈射破壞，這就是人們常說(shuō) 的巖爆。此外，周邊洞室的開(kāi)挖，有可能引起已開(kāi)挖洞室圍巖應(yīng)力集中的加劇，導(dǎo)致已開(kāi)挖 洞室圍巖在開(kāi)挖一段時(shí)間以后，能量釋放率急劇增加而發(fā)生巖爆，造成重大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損 失，因此，充分了解巖石真三軸力學(xué)特性對(duì)于保證隧道施工安全，降低施工放線具有重要的 研究意義。
[0004] 目前，對(duì)于真三軸的試驗(yàn)研究尚不成熟，方形試件現(xiàn)場(chǎng)取芯及其困難，傳統(tǒng)的取芯 裝置過(guò)于繁重，取芯花費(fèi)較高，取樣操作繁瑣，很難滿足真三軸試驗(yàn)的使用要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，該裝置拆 卸方便，易于攜帶，取芯操作簡(jiǎn)單易學(xué)，尤其適合于野外取樣，大大提高取芯成功率與操作 效率。
[0006] 本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，包括固定框架、切割筒壁、取芯筒、動(dòng) 力系統(tǒng)和鏈條式切割系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置于固定框架上，鏈條式切割系統(tǒng)設(shè)置于取芯筒上， 固定框架底端與切割筒壁相連接后設(shè)置于取芯筒上，動(dòng)力系統(tǒng)將動(dòng)力傳給鏈條式切割系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鏈條式切割系統(tǒng)對(duì)巖石的切割。
[0008] 優(yōu)選的，所述動(dòng)力系統(tǒng)包括設(shè)置于固定框架頂部的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與圓盤齒 輪相連接，圓盤齒輪與設(shè)置于固定框架的中部的正交齒輪嚙合，圓盤齒輪還與主動(dòng)鏈條齒 輪固定連接。
[0009] 優(yōu)選的，所述正交齒輪為四組，正交齒輪將圓盤齒輪的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為堅(jiān)直 旋轉(zhuǎn)分力。
[0010] 優(yōu)選的，所述四組正交齒輪均由圓盤齒輪帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了四組正交齒輪的轉(zhuǎn)速一致。
[0011] 優(yōu)選的，所述鏈條式切割系統(tǒng)包括鏈條和設(shè)置于取芯筒下部的從動(dòng)鏈條齒輪，鏈 條分別與主動(dòng)鏈條齒輪和從動(dòng)鏈條齒輪相嚙合。
[0012] 優(yōu)選的，所述鏈條式切割系統(tǒng)還包括設(shè)置于取芯筒中部的輔助齒輪，輔助齒輪與 鏈條嚙合。
[0013] 優(yōu)選的，所述固定框架通過(guò)刀盤固定螺栓與切割筒壁相連，所述切割筒壁為四組。
[0014] 優(yōu)選的，所述鏈條為鋸齒鏈條。
[0015] 優(yōu)選的，所述取芯筒為方形。
[0016] 一種利用用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置的取樣方法，步驟如下：
[0017] (1)將發(fā)動(dòng)機(jī)固定于框架上部，將正交齒輪設(shè)置于固定框架中部，并確保圓盤齒輪 與正交齒輪良好嚙合，再將四組切割筒壁固定在固定框架下部，調(diào)試本裝置至正常運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0018] (2)將本裝置放置于待取巖石表面，確定取樣位置后，接通發(fā)電機(jī)電源，手持固定 框架下壓，進(jìn)行巖樣現(xiàn)場(chǎng)切割；
[0019] (3)待取芯筒四組切割筒壁完全貫穿巖塊時(shí)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)電源，松開(kāi)切割筒壁的 刀盤固定螺栓，使固定框架與切割筒壁分離，將四組切割筒壁卸下，小心存放真三軸巖石試 件；
[0020] (4)重復(fù)上述操作，進(jìn)行其他巖塊的現(xiàn)場(chǎng)取芯。
[0021] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0022] (1)本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，在現(xiàn)場(chǎng)易于獲得方形巖芯。
[0023] (2)四組正交齒輪將水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為垂直旋轉(zhuǎn)分力，帶動(dòng)四組鏈條同步轉(zhuǎn)動(dòng)， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)巖石的四面切割。四組鏈條同步對(duì)巖石進(jìn)行切割，切割速度相一致，具有較高 的切割速度。
[0024] (3)鏈條的厚度小于現(xiàn)有刀盤的厚度，減小了切割阻力，提高了切割速度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0025] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖2是本實(shí)用新型的分解圖；
[0027] 圖3是本實(shí)用新型的傳動(dòng)示意圖；
[0028] 其中：1、固定框架，2、發(fā)動(dòng)機(jī)，3、圓盤齒輪，4、正交齒輪轉(zhuǎn)軸，5、刀盤固定螺栓，6、 主動(dòng)鏈條齒輪，7、正交齒輪，8、鏈條，9、輔助齒輪，10、切割筒壁，11、從動(dòng)鏈條齒輪，12、取芯 筒。

【具體實(shí)施方式】：
[0029] 實(shí)施例1: 一種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示：包括 固定框架1、切割筒壁10、取芯筒12、動(dòng)力系統(tǒng)和鏈條式切割系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置于固定框 架1上，鏈條式切割系統(tǒng)設(shè)置于取芯筒12上，固定框架1底端與切割筒壁10相連接后設(shè) 置于取芯筒12上，動(dòng)力系統(tǒng)將動(dòng)力傳給鏈條式切割系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鏈條式切割系統(tǒng)對(duì)巖石的切 割。
[0030] 所述動(dòng)力系統(tǒng)包括設(shè)置于固定框架1頂部的發(fā)動(dòng)機(jī)2,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與圓盤齒輪3相 連接，圓盤齒輪3與位于正交齒輪轉(zhuǎn)軸4上的的正交齒輪7嚙合，正交齒輪轉(zhuǎn)軸4位于固定 框架1中部；圓盤齒輪3還與主動(dòng)鏈條齒輪6固定連接。
[0031] 所述正交齒輪7為四組，正交齒輪7將圓盤齒輪3的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為堅(jiān)直旋 轉(zhuǎn)分力。
[0032] 所述四組正交齒輪7均由圓盤齒輪3帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了四組正交齒輪7的轉(zhuǎn)速一致。
[0033] 所述鏈條式切割系統(tǒng)包括鏈條8和設(shè)置于取芯筒12下部的從動(dòng)鏈條齒輪11，鏈條 8分別與主動(dòng)鏈條齒輪6和從動(dòng)鏈條齒輪11相嚙合。
[0034] 所述鏈條式切割系統(tǒng)還包括設(shè)置于取芯筒中部的輔助齒輪9,輔助齒輪9與鏈條8 嚙合，降低晃動(dòng)、震動(dòng)等外界因素對(duì)鏈條滾動(dòng)切割的影響，增強(qiáng)穩(wěn)定性。
[0035] 所述固定框架1通過(guò)刀盤固定螺栓5與切割筒壁10相連；所述切割筒壁10為四 組。
[0036] 所述鏈條8為鋸齒鏈條。
[0037] 所述取芯筒12為方形。
[0038] -種利用用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置的取樣方法，步驟如下：
[0039] (1)將發(fā)動(dòng)機(jī)2固定于框架上部，將正交齒輪7設(shè)置于固定框架的正交齒輪轉(zhuǎn)軸4 上，并確保圓盤齒輪3與正交齒輪7良好嚙合，再將四組切割筒壁設(shè)置在固定框架1下部， 調(diào)試本裝置至正常運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0040] (2)將本裝置放置于待取巖石表面，確定取樣位置后，接通發(fā)電機(jī)2的電源，手持 固定框架1下壓，進(jìn)行巖樣現(xiàn)場(chǎng)切割；
[0041] (3)待取芯筒四組切割筒壁完全貫穿巖塊時(shí)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)電源，松開(kāi)切割筒壁10 的刀盤固定螺栓5,使固定框架1與切割筒壁10分離，將四組切割筒壁卸下，小心存放真三 軸巖石試件；
[0042] (4)重復(fù)上述操作，進(jìn)行其他巖塊的現(xiàn)場(chǎng)取芯。
[0043] 本實(shí)用新型的工作原理是：
[0044] 電動(dòng)機(jī)2帶動(dòng)圓盤齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤齒輪3與正交齒輪7相嚙合，帶動(dòng)正交齒輪7 轉(zhuǎn)動(dòng)，正交齒輪7與主動(dòng)鏈條齒輪6固定連接，主動(dòng)鏈條齒輪6帶動(dòng)鏈條8轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條8帶 動(dòng)輔助齒輪9和從動(dòng)鏈條齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0045] 鏈條8為鋸齒鏈條，方便對(duì)巖石進(jìn)行切割。
[0046] 本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，在現(xiàn)場(chǎng)易于獲得方形巖芯。
[0047] 四組正交齒輪7將圓盤齒輪3的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為垂直旋轉(zhuǎn)分力，帶動(dòng)四組鏈 條8同步轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)巖石的四面切割。四組鏈條8同步對(duì)巖石進(jìn)行切割，切割速度 相一致，能保證方形巖芯的完整性。
[0048] 鏈條8的厚度小于現(xiàn)有刀盤的厚度，減小了切割阻力，提高了切割速度。
[0049] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：包括固定框架、切割筒壁、 取芯筒、動(dòng)力系統(tǒng)和鏈條式切割系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)置于固定框架上，鏈條式切割系統(tǒng)設(shè)置于 取芯筒上，固定框架底端與切割筒壁相連接后設(shè)置于取芯筒上，動(dòng)力系統(tǒng)將動(dòng)力傳給鏈條 式切割系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鏈條式切割系統(tǒng)對(duì)巖石的切割。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述動(dòng) 力系統(tǒng)包括設(shè)置于固定框架頂部的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與圓盤齒輪相連接，圓盤齒輪與設(shè) 置于固定框架的中部的正交齒輪嚙合，圓盤齒輪還與主動(dòng)鏈條齒輪固定連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述正 交齒輪為四組，正交齒輪將圓盤齒輪的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為堅(jiān)直旋轉(zhuǎn)分力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述四 組正交齒輪均由圓盤齒輪帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了四組正交齒輪的轉(zhuǎn)速一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述鏈 條式切割系統(tǒng)包括鏈條和設(shè)置于取芯筒下部的從動(dòng)鏈條齒輪，鏈條分別與主動(dòng)鏈條齒輪和 從動(dòng)鏈條齒輪相嚙合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述鏈 條式切割系統(tǒng)還包括設(shè)置于取芯筒中部的輔助齒輪，輔助齒輪與鏈條嚙合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述固 定框架通過(guò)刀盤固定螺栓與切割筒壁相連；所述切割筒壁為四組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述鏈 條為鍋齒鏈條。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖石真三軸試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)取芯裝置，其特征在于：所述取 芯筒為方形。
【文檔編號(hào)】G01N1/04GK203881559SQ201420253473
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】王慶瀚, 劉洪亮, 張乾青, 李術(shù)才, 李利平, 張騫, 徐飛, 王健華 申請(qǐng)人:山東大學(xué)