本發(fā)明涉及巖石凍融條件下軸壓試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)與防護(hù)裝置，屬于巖石試驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

寒冷地區(qū)工程建設(shè)經(jīng)常遇到巖體工程損傷問(wèn)題，例如巖質(zhì)邊坡的凍融剝蝕、滑塌、隧道圍巖的凍脹失穩(wěn)等，其中，凍融循環(huán)效應(yīng)對(duì)巖石損傷擴(kuò)展的影響是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，嚴(yán)重威脅著巖體工程的安全與穩(wěn)定。因此，研究巖石凍融循環(huán)效應(yīng)對(duì)巖石損傷的影響規(guī)律、觀測(cè)并分析巖石中微裂隙的擴(kuò)展與變形和巖石的塑性應(yīng)變和破壞規(guī)律具有重要意義。

目前，巖石的凍融試驗(yàn)主要依據(jù)《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程(SL264-2001)》,凍結(jié)溫度為-20±2℃。由于巖石溫度較低，試驗(yàn)人員在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，一方面要進(jìn)行試驗(yàn)機(jī)操作獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，另一方面需要觀察巖石裂隙的發(fā)展與變形破壞現(xiàn)象。但是，在試驗(yàn)過(guò)程中，由于巖石承受較大軸壓極易發(fā)生巖石脆性破壞，造成巖石急速飛出傷人事故，嚴(yán)重威脅著實(shí)驗(yàn)人員的生命安全。

為了滿足試驗(yàn)過(guò)程安全防護(hù)和試件破壞的實(shí)時(shí)觀察，透明塑料板作為一種試驗(yàn)防護(hù)新材料已逐漸應(yīng)用在巖石凍融循環(huán)試驗(yàn)研究中。此后，有的研究人員通過(guò)鉚釘聯(lián)接方式在試驗(yàn)機(jī)兩側(cè)安裝滑輪，待試驗(yàn)開始后將塑料玻璃板滑動(dòng)到相應(yīng)位置，保證實(shí)驗(yàn)人員的安全，這種防護(hù)措施一方面需要在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行鉚釘鉆孔，對(duì)試驗(yàn)機(jī)安全性和使用壽命影響較大，另一方面透明塑料板滑移到固定位置后，巖石試件的實(shí)時(shí)觀測(cè)仍然需要人工操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；有的研究人員采用膠黏劑將透明塑料板進(jìn)行粘結(jié)，再將整個(gè)塑料板作為防護(hù)罩應(yīng)用于試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行防護(hù)，這種防護(hù)措施一方面由于塑料板之間粘結(jié)強(qiáng)度較低，巖爆發(fā)生時(shí)容易導(dǎo)致塑料板破壞，另一方面液壓伺服試驗(yàn)機(jī)空間較小，安裝完后需要重新對(duì)位移傳感器進(jìn)行調(diào)試，對(duì)巖石凍融試驗(yàn)產(chǎn)生不利影響；有的研究人員僅僅對(duì)試驗(yàn)安全性進(jìn)行考慮，利用試驗(yàn)機(jī)上部固定結(jié)構(gòu)采用整張塑料板“掛簾式”或者是“帶輪式”塑料板進(jìn)行遮擋，既浪費(fèi)透明塑料板材料，又不能實(shí)現(xiàn)巖石破壞實(shí)時(shí)觀測(cè)，造成大量的材料和人力浪費(fèi)；還有的研究人員采用高精度觀測(cè)等精密試驗(yàn)機(jī)儀器進(jìn)行試驗(yàn)，但是一般的實(shí)驗(yàn)室很難具備這種條件，嚴(yán)重影響試驗(yàn)及其科研的正常進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種巖石凍融條件下軸壓試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)與防護(hù)裝置，該裝置操作簡(jiǎn)單、制作費(fèi)用較低，具有可視化程度高、防沖擊能力強(qiáng)、組裝簡(jiǎn)便、實(shí)時(shí)觀測(cè)等特點(diǎn)，能夠通過(guò)高清攝像頭清晰地捕捉記錄軸壓過(guò)程中巖石變形和破壞的全過(guò)程，防止巖石飛出傷人，具有較高的安全性，能夠滿足現(xiàn)行巖石室內(nèi)試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的技術(shù)條件。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的巖石凍融條件下軸壓試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)與防護(hù)裝置，包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)單元片和兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第二結(jié)構(gòu)單元片，所述第一結(jié)構(gòu)單元片和第二結(jié)構(gòu)單元片均為透明塑料板結(jié)構(gòu)，所述第一結(jié)構(gòu)單元片的兩邊均設(shè)有至少兩個(gè)軟塑料片，在軟塑料片上設(shè)有鉸鏈插孔，相鄰軟塑料片之間設(shè)有塑質(zhì)榫槽，在第一結(jié)構(gòu)單元片下方設(shè)有位移傳感器安全通孔，所述第二結(jié)構(gòu)單元片的兩端均設(shè)有與塑質(zhì)榫槽配對(duì)使用的塑質(zhì)榫頭，在第二結(jié)構(gòu)單元片的外表面設(shè)有與鉸鏈插孔配對(duì)使用的插頭，在第二結(jié)構(gòu)單元片下方設(shè)有安全卡槽，在第二結(jié)構(gòu)單元片上設(shè)有攝像機(jī)觀測(cè)承臺(tái)。

作為優(yōu)選，所述位移傳感器安全通孔為矩形孔，不僅方便透明塑料板的切割制作，減少了鉆孔產(chǎn)生的時(shí)間和費(fèi)用上的浪費(fèi)，而且矩形自由空間較大，位移傳感器能夠方便穿過(guò)，進(jìn)行巖石軸壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。

作為優(yōu)選，所述塑質(zhì)榫頭為“凸”形結(jié)構(gòu)，榫頭突出部分向外移動(dòng)與第二結(jié)構(gòu)單元片外側(cè)在同一平面上，其俯視圖為“兩層階梯狀”結(jié)構(gòu)，塑質(zhì)榫槽為矩形孔，第二結(jié)構(gòu)單元片同塑質(zhì)榫槽相吻合，一方面增大塑質(zhì)榫槽與塑質(zhì)榫頭之間的摩擦力，增大兩者之間的咬合力，另一方面階梯狀結(jié)構(gòu)，能夠增大塑質(zhì)榫槽與塑質(zhì)榫頭之間的受力作用面積，增大兩者之間的嵌鎖力。

作為優(yōu)選，所述攝像機(jī)觀測(cè)承臺(tái)為長(zhǎng)方體無(wú)蓋結(jié)構(gòu)，通過(guò)膠黏劑進(jìn)行連接，由于第二結(jié)構(gòu)單元片與長(zhǎng)方體的粘結(jié)面積較大，滿足承載攝像機(jī)要求；觀測(cè)承臺(tái)長(zhǎng)×寬×高＝3cm×2.5cm×2.5cm，能夠承載體積18.75cm³以內(nèi)的微型攝像機(jī)通過(guò)透明玻璃板實(shí)現(xiàn)巖石變形試驗(yàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)與記錄。

本發(fā)明專利采用透明塑料板材料，塑料防護(hù)裝置包含第一結(jié)構(gòu)單元片和第二結(jié)構(gòu)單元片均為片狀單元，組裝便捷、操作簡(jiǎn)單；通過(guò)塑質(zhì)榫槽和塑質(zhì)榫頭實(shí)現(xiàn)嵌鎖式安全組裝，通過(guò)透明塑料墊圈鉸鏈插孔及其插頭“門栓式”固定，實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)組裝鏈接，安全性高、抗沖擊能力強(qiáng)；塑料板底部安全卡槽結(jié)構(gòu)與液壓伺服試驗(yàn)機(jī)板塊結(jié)構(gòu)形成底部穩(wěn)定嵌鎖結(jié)構(gòu)，保證試驗(yàn)過(guò)程中防護(hù)裝置的安全與穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)“三保險(xiǎn)”過(guò)程試驗(yàn)；第二結(jié)構(gòu)單元片中部的攝像機(jī)觀測(cè)承臺(tái)能夠承載不同型號(hào)、不同尺寸的微型高清攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)、安全、穩(wěn)定的試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)。目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明專利相似的安全防護(hù)和實(shí)時(shí)觀測(cè)試驗(yàn)裝置。

有益效果：本發(fā)明的巖石凍融條件下軸壓試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)與防護(hù)裝置，采用高強(qiáng)度透明塑料板材料安全性高，抗沖擊能力強(qiáng)，能夠防止巖石飛出造成傷人事故；可視化程度高，能夠通過(guò)高清攝像頭清晰地捕捉記錄巖石軸壓試驗(yàn)過(guò)程中的變形和破壞全過(guò)程，保證了在試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)觀測(cè)與清晰記錄；價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，安裝方便，能夠?qū)崿F(xiàn)材料循環(huán)回收利用；實(shí)用性強(qiáng)，本發(fā)明專利基于RMT-150B巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)研究，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。

附圖說(shuō)明

圖1為第一結(jié)構(gòu)單元片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為第二結(jié)構(gòu)單元片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為第一結(jié)構(gòu)單元片和第二結(jié)構(gòu)單元片連接的整體示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的巖石凍融條件下軸壓試驗(yàn)過(guò)程觀測(cè)與防護(hù)裝置，包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)單元片4和兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第二結(jié)構(gòu)單元片5，總共四個(gè)第一結(jié)構(gòu)單元片4和第二結(jié)構(gòu)單元片5圍成一個(gè)矩形框，這一裝置能夠消除巖石凍融條件下發(fā)生破壞急速飛出造成的人員傷害事故，實(shí)現(xiàn)巖石軸壓實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)觀測(cè)和記錄，所述第一結(jié)構(gòu)單元片4和第二結(jié)構(gòu)單元片5均為透明塑料板結(jié)構(gòu)，所述第一結(jié)構(gòu)單元片4的兩邊均設(shè)有三個(gè)軟塑料片，自上而下位置分別為距頂部2.5cm、12.5和27cm處，在軟塑料片上設(shè)有鉸鏈插孔1，相鄰軟塑料片之間設(shè)有塑質(zhì)榫槽2，自上而下位置分別為距頂部7.5和22cm處，在第一結(jié)構(gòu)單元片4下方設(shè)有位移傳感器安全通孔3，所述第二結(jié)構(gòu)單元片5的兩端均設(shè)有與塑質(zhì)榫槽2配對(duì)使用的塑質(zhì)榫頭7，在第二結(jié)構(gòu)單元片5的外表面設(shè)有與鉸鏈插孔1配對(duì)使用的插頭6，通過(guò)插頭6、塑質(zhì)榫頭7實(shí)現(xiàn)門栓式嵌鎖組合連接，在第二結(jié)構(gòu)單元片5下方設(shè)有安全卡槽9，安全卡槽9設(shè)置在第二結(jié)構(gòu)單元片5底部中心位置，與RMT-150B巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)相互對(duì)應(yīng)，保證試驗(yàn)過(guò)程中該裝置的穩(wěn)定性和安全性，在第二結(jié)構(gòu)單元片5上設(shè)有攝像機(jī)觀測(cè)承臺(tái)8。

在本發(fā)明中，所述位移傳感器安全通孔3為矩形孔，不僅方便透明塑料板的切割制作，減少了鉆孔產(chǎn)生的時(shí)間和費(fèi)用上的浪費(fèi)，而且矩形自由空間較大，位移傳感器能夠方便的穿過(guò)，進(jìn)行巖石軸壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。

在本發(fā)明中，所述塑質(zhì)榫頭7為“凸”形結(jié)構(gòu)，榫頭突出部分向外移動(dòng)與第二結(jié)構(gòu)單元片外側(cè)在同一平面上，其俯視圖為“兩層階梯狀”結(jié)構(gòu)，塑質(zhì)榫槽2為矩形孔，第二結(jié)構(gòu)單元片一方面增大塑質(zhì)榫槽2與塑質(zhì)榫頭7之間的摩擦力，增大兩者之間的咬合力，另一方面階梯狀結(jié)構(gòu)，能夠增大塑質(zhì)榫槽2與塑質(zhì)榫頭7之間的受力作用面積，增大兩者之間的嵌鎖力。

在本發(fā)明中，所述攝像機(jī)觀測(cè)承臺(tái)8為長(zhǎng)方體無(wú)蓋結(jié)構(gòu)，通過(guò)膠黏劑進(jìn)行連接，由于第二結(jié)構(gòu)單元片5與長(zhǎng)方體的粘結(jié)面積較大，滿足承載攝像機(jī)要求；觀測(cè)承臺(tái)8長(zhǎng)×寬×高＝3cm×2.5cm×2.5cm，能夠承載體積18.75cm³以內(nèi)的微型攝像機(jī)通過(guò)透明玻璃板實(shí)現(xiàn)巖石變形試驗(yàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)與記錄。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。