[发明专利]一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置

权利要求书

1.一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置，其特征在于，包括反力加载框架、岩样约束装置和超声波测试系统，所述反力加载框架包括横梁(1)、立柱(2)、横梁反力轴(3)、千斤顶加载轴(10)、液压千斤顶(11)、液压表(12)、加压手柄(13)和基座(14)，岩样约束装置包括金属筒(6)和螺栓(7)，超声波测试系统包括发射换能器(4)、接收换能器(9)和超声波测试仪(15)，所述立柱(2)分别与横梁(1)和基座(14)通过螺帽连接，所述液压千斤顶(11)放置在基座(14)的中心位置，二者通过两端的螺栓连接；液压表(12)安装在液压千斤顶(11)的一侧，液压千斤顶(11)上顶面安装有千斤顶加载轴(10)，金属筒(6)上部分外表面加工有一周测量上半部分岩样(5)旋转角度的凹槽刻度标尺，刻度均匀分布，主刻度间隔20°；金属筒(6)下部分加工四个对称分布的螺纹孔，通过拧紧螺栓(7)可有效固定下半部分岩样(8)；发射换能器(4)抵接横梁反力轴(3)和上半部分岩样(5)，接收换能器(9)抵接千斤顶加载轴(10)和下半部分岩样(8)；横梁反力轴(3)、发射换能器(4)、上半部分岩样(5)、下半部分岩样(8)、接收换能器(9)和千斤顶加载轴(10)的轴线重合。

2.如权利要求1所述的一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置，其特征在于，所述发射换能器(4)和接收换能器(9)均由圆柱形高强度合金钢外壳、压电陶瓷片、底面盖板组成；两个换能器的压电陶瓷片的自振频率相同，放置在圆柱形外壳端部的圆柱形凹槽里面，然后通过底面盖板密封；圆柱形外壳内部加工有引线倒出孔，侧壁加工有引线导出端子，圆柱形外壳的另一端面也加工有圆柱形凹槽；凹槽的内径略大于横梁反力轴和千斤顶加载轴(10)的直径。

3.如权利要求1所述的一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置，其特征在于，所述横梁(1)、立柱(2)、横梁反力轴(3)和基座(14)均由高强度合金钢加工而成。

4.如权利要求1所述的一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置，其特征在于，所述横梁(1)为以正方形为底面的长方体，其两端附近加工有两个对称分布的穿透圆柱孔，其中部与横梁反力轴(3)焊接；横梁反力轴(3)为短圆柱体，其底面直径与横梁(1)的宽度相同；所述立柱(2)的数量为两根，均为圆柱体，其主体直径与横梁(1)的宽度相同，其两端处加工成螺纹结构，螺纹段的直径 略小于横梁(1)两端圆柱孔的直径；基座(14)两侧对称加工两个穿透的圆柱孔，其直径与横梁(1)两端圆柱孔的直径相同；基座(14)上两圆柱孔间的距离与横梁(1)两端圆柱孔间的距离相同。

5.如权利要求1所述的一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置，其特征在于，所述立柱(2)与横梁(1)和基座(14)之间通过螺帽连接，在基座(14)的两立柱(2)之间加工有对称分布的两小圆柱形穿透螺纹孔，其中心与立柱(2)处的大圆柱形螺纹孔的中心保持在同一条直线上，基座(14)和液压千斤顶(11)通过设定在两个小圆柱形螺纹孔的螺栓连接。

6.如权利要求1所述的一种间接测量粗糙结构面动态刚度的装置，其特征在于，所述金属筒(6)由高强度合金钢加工而成，其厚度为1-2cm，其高度为待测岩体试件高度的2/3，其内径略大于待测岩体试件的直径；金属筒(6)下端附近加工有四个对称分布的圆柱形穿透螺纹孔。