本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置。

背景技術(shù)：

在巖石力學(xué)及工程技術(shù)等領(lǐng)域中，巖體結(jié)構(gòu)面之間摩擦角的力學(xué)參數(shù)一直以來都是研究者們的關(guān)注對象。

目前，對于巖體表面和結(jié)構(gòu)面基本摩擦角的獲取主要有兩種方法，一種是直接將兩塊近似平整的巖石簡單的用手抬起做傾斜試驗，然后大致的目測得出基本摩擦角，通常其結(jié)果誤差較大不夠精確。另一種方法是將巖樣放置在標(biāo)準(zhǔn)水平面上，先測出巖樣的質(zhì)量，使用拉力計水平拉動巖樣，當(dāng)巖樣開始移動時記錄此時的拉力，拉力與巖樣質(zhì)量的比值的反正切角即為巖石界面的基本摩擦角。通常，使巖樣開始滑動時的水平拉力是一個瞬時過程，根據(jù)測力計測得的水平拉力誤差較大，從而導(dǎo)致巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量不準(zhǔn)確。

而巖石界面基本內(nèi)摩擦角通常又是研究人員和工程技術(shù)人員很關(guān)注的一個力學(xué)參數(shù)。因此，如何既能簡便又準(zhǔn)確的獲取巖石界面基本內(nèi)摩擦角參數(shù)，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置，可以解決測力計誤差大的問題，實現(xiàn)在室內(nèi)簡便又準(zhǔn)確獲取巖石界面或者結(jié)構(gòu)面基本摩擦角。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置，包括機箱，帶凹槽的操作臺一側(cè)與機箱鉸接，操作臺另一側(cè)與機箱內(nèi)的頂升機構(gòu)相配合，凹槽內(nèi)的與待測巖樣相配合的夾樣板一側(cè)通過彈簧與凹槽內(nèi)壁連接，擋板設(shè)置于操作臺上并與待測巖樣相配合；

操作臺的底板設(shè)有條狀反射片，操作臺的頂面設(shè)置有與條狀反射片相配合的光源點，擋板上設(shè)置有感光片，操作臺上安裝有與光感片相配合的可伸縮光源桿；

機箱內(nèi)安裝有控制機構(gòu)，控制機構(gòu)分別與頂升機構(gòu)、光源桿、感光片連接。

頂升機構(gòu)中，液壓升降機通過進油管和回油管與控制機構(gòu)連接形成液壓回路，液壓升降機的升降桿的頂端通過過滾軸與操作臺連接。

控制機構(gòu)中，選擇開關(guān)一端與電源開關(guān)以及電源連接，感光片和光源桿之間形成的光控開關(guān)與液壓升降機的進油回路控制組件電連接后與啟動開關(guān)電連接，cpu與測試開關(guān)電連接，回油回路控制組件與縮回開關(guān)電連接，選擇開關(guān)另一端分別與啟動開關(guān)、測試開關(guān)及縮回開關(guān)相配合。

擋板由第一擋板和錯落連接于第一擋板頂端的第二擋板組成，感光片設(shè)置于第一擋板的頂端。

本發(fā)明提供的巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置，通過頂升機構(gòu)向上頂起操作臺操，傾斜到一定角度后，巖樣上半部分將會向前滑動，遮住光信號，頂升機構(gòu)停止，再控制cpu啟動，開始測量，測量完成后，操作頂升機構(gòu)使得頂升機構(gòu)縮回，可以解決測力計誤差大的問題，實現(xiàn)在室內(nèi)簡便又準(zhǔn)確獲取巖石界面或者結(jié)構(gòu)面基本摩擦角，操作過程簡單。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的主視圖；

圖3為本發(fā)明的俯視圖；

圖4為本發(fā)明頂升機構(gòu)的示意圖；

圖5為本發(fā)明機箱外表面示意圖；

圖6為本發(fā)明擋板的俯視圖；

圖7為本發(fā)明控制機構(gòu)部分的電路圖；

圖8為本發(fā)明裝置用于計算巖石界面或者結(jié)構(gòu)面基本摩擦角的工作狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

如圖1-7所示，一種巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置，包括機箱1，帶凹槽5的操作臺2一側(cè)與機箱1鉸接，操作臺2另一側(cè)與機箱1內(nèi)的頂升機構(gòu)相配合，凹槽5內(nèi)的與待測巖樣相配合的夾樣板3一側(cè)通過彈簧6與凹槽5內(nèi)壁連接，擋板設(shè)置于操作臺2上并與待測巖樣相配合；

操作臺2的底板設(shè)有條狀反射片16，操作臺2的頂面設(shè)置有與條狀反射片16相配合的光源點17，擋板上設(shè)置有感光片9，操作臺2上安裝有與光感片9相配合的可伸縮光源桿8；

機箱1內(nèi)安裝有控制機構(gòu)13，控制機構(gòu)13分別與頂升機構(gòu)、光源桿8、感光片9連接。

條狀反射片16保證了來自機箱1上光源點17發(fā)射的光信號在任何高度都可反射回來，控制裝置13通過光信號反射回來的時間可計算出操作臺2升起的高度。

頂升機構(gòu)中，液壓升降機10通過進油管11和回油管12與控制機構(gòu)13連接形成液壓回路，液壓升降機10的升降桿14的頂端通過過滾軸15與操作臺2連接。

由于升降桿14在升降過程中，升降桿14的頂端與操作臺2會相對滑動接觸，為了降低相對滑動過程中的摩擦阻力，進一步在升降柱14的頂端設(shè)置有滾軸15。

液壓升降機10采用三級升降套結(jié)構(gòu)，機箱1上開設(shè)有安裝孔23，升降桿14通過安裝孔23頂在操作臺2上。

控制機構(gòu)13中，選擇開關(guān)25一端與電源開關(guān)18以及電源連接，感光片9和光源桿8之間形成的光控開關(guān)26與液壓升降機10的進油回路控制組件27電連接后與啟動開關(guān)19電連接，cpu28與測試開關(guān)20電連接，回油回路控制組件29與縮回開關(guān)21電連接，選擇開關(guān)25另一端分別與啟動開關(guān)19、測試開關(guān)20及縮回開關(guān)21相配合。

當(dāng)光感片9接收到光源桿8的光信號后將開始供油，光信號斷開后將停止供油且保持壓力不變，閉合縮回開關(guān)21后，回油管12才開始回油。

擋板由第一擋板4a和錯落連接于第一擋板4a頂端的第二擋板4b組成，感光片9設(shè)置于第一擋板4a的頂端。

cpu28中設(shè)置有摩擦角的測量公式數(shù)據(jù)，并與顯示屏22連接，計算結(jié)果會在顯示屏22上顯示。

操作臺2與機箱鉸接沿軸線24轉(zhuǎn)動。

進油回路控制組件27、回油回路控制組件29以及cpu均為現(xiàn)有技術(shù)中常用的組件。

如圖8所示，本發(fā)明的工作過程如下：

1、制備包含結(jié)構(gòu)面的巖樣，巖樣尺寸為100-150毫米之間的方形巖樣，在控制機構(gòu)13內(nèi)設(shè)定水平距離l為光源點17到軸線24的距離。

2、在測試時，先將本發(fā)明放置于在水平桌面上，再將試樣的下盤7a和上盤7b嚴格對齊放置在操作臺2上，下盤7a居中靠在擋板4a上，用夾樣板3將試樣下盤7a夾緊，并檢測校核試樣下盤7a和上盤7b對齊程度。

3、測試前閉合測試開關(guān)20，閉合電源開關(guān)18，清零顯示屏22上的讀數(shù)，閉合啟動開關(guān)19，此時光感片9接收到光源桿8發(fā)射的光信號，液壓升降機10形成閉合回路，升降桿14將會頂起操作臺2，當(dāng)操作臺2傾斜到一定角度后。巖樣上盤7b將會向前滑動，遮擋住光源信號，光控開關(guān)29斷開，此時升降桿14將不會再上升。

4、閉合測試開關(guān)20，光源點17將發(fā)射光信號經(jīng)過條狀反射片16再次接收到光信號根據(jù)光源點17接收到光信號的時間可計算出操作臺上升高度h，由于水平距離l初始已設(shè)定，然后根據(jù)三角形正切值可計算出操作臺2的傾斜角α，即為需要測量的巖樣結(jié)構(gòu)面摩擦角，

計算公式為：α＝arctan(h/l)；

此時的α度數(shù)將會顯示在顯示屏22上，記錄。

5、記錄后閉合縮回開關(guān)21，升降桿將縮回，完成測試。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置，包括機箱，帶凹槽的操作臺一側(cè)與機箱鉸接，操作臺另一側(cè)與機箱內(nèi)的頂升機構(gòu)相配合，凹槽內(nèi)的與待測巖樣相配合的夾樣板一側(cè)通過彈簧與凹槽內(nèi)壁連接，擋板設(shè)置于操作臺上并與待測巖樣相配合；操作臺的底板設(shè)有條狀反射片，操作臺的頂面設(shè)置有與條狀反射片相配合的光源點，擋板頂端設(shè)置有感光片，操作臺上安裝有與光感片相配合的可伸縮光源桿。本發(fā)明提供的巖石界面基本內(nèi)摩擦角測量裝置，可以解決測力計誤差大的問題，實現(xiàn)在室內(nèi)簡便又準(zhǔn)確獲取巖石界面或者結(jié)構(gòu)面基本摩擦角。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧華鋒;王偉;張吟釵;張恒賓;王晨璽杰;肖瑤;方景成
受保護的技術(shù)使用者：三峽大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.17
技術(shù)公布日：2017.07.07