[实用新型]适用于岩石剪切的弹簧片法向变形测量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学试验技术，尤其涉及一种适用于岩石剪切的弹簧片法向变形测量计。

背景技术

岩石（节理）剪切试验是一种测量岩石力学参数的重要试验，通过剪切试验可以测量岩石或节理的剪切强度及变形等参数，确定其破坏模型。如今常用的剪切试验装置，如剪切盒、围压室剪切（公布号：CN105203411A），这类装置的要么不能测量岩石或节理的法向变形，要么所使用的法向变形测量装置安装复杂、价格昂贵；一般剪切盒要使用4个线性位移传感器，该传感器价格百元到千元不等，使之较大的增加试验装置的成本，且在使用过程中安装不方便。因此一种价廉、便捷、精度高的法向变形测量计为岩石剪切试验装置所急需。

应变片测量变形技术已使用多年，该方法较为成熟、可靠且测量精度较高，也为进行法向变形测量计的发明提供了一种可行的信号转换方法。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于岩石剪切试验的弹簧片法向变形测量计及其方法。该测量计适用于各种剪切试验装置，如岩石剪切盒、围压室剪切装置，该装置也能在绝缘高围压环境下可靠地工作，并能重复使用。

本实用新型的目的是这样实现的：

将岩石剪切法向发生的较大位移转化成弹簧片中部较小的变形，并利用固定在弹簧片中部的应变片测量弹簧片发生的小变形。通过标定方法确定剪切时的法向位移与弹簧片的局部变形的关系，再利用三角函数关系和剪切位移计算出法向位移，最终可实现岩石剪切过程中的法向变形的测量。

具体地说：

一、适用于岩石剪切的弹簧片法向变形测量计（简称变形测量计）

本变形计包括岩石；

设置有弹簧片、上夹持底座、下夹持底座、内应变片、外应变片和胶套；

其位置和连接关系是：

在岩石的外面包裹有胶套，在岩石剪切面中心位置的两侧分别设置有上夹持底座和下夹持底座；

在弹簧片的上下两端分别设置有上圆锥形凸脚和下圆锥形凸脚；

在弹簧片的中心设置有内应变片和外应变片；

通过圆锥形凸脚和夹持底座使弹簧片夹持在岩石上。

二、岩石剪切法向变形的测量方法（简称测量方法）

本方法包括以下步骤：

①变形测量计的标定

当首次使用变形测量计时或使用一定次数精度严重降低时，需要对变形测量计进行标定，利用标定装置得到变形测量计直径变化量与应变计输出信号变化的关系；

②夹持底座安装

将夹持底座用502胶水粘贴在岩石预剪切面的两侧，并使其轴线与预剪切面垂直，两个夹持底座的间距略大于变形测量计的初始直径；

用于围压室剪切时，夹持底座应穿过胶套与岩石直接接触，夹持底座的四周应用密封胶密封好；

用于剪切盒剪切时，夹持底座分别固定在剪切盒上下盒上（或岩石的上下部）；

③变形测量计的安装

将变形测量计端部内侧凸脚卡入夹持底座的凹槽，使变形测量计能够夹紧夹持底座，并且保证变形测量计轴线与预剪切面垂直；连接相应的变形计内外应变片引线，用手略微拉动变形计测试内外应变片工作正常情况；

④试验测量

剪切试验时，记录内外应变片的电信号；

⑤数据处理

将内外应变片的电信号通过转换公式换算成岩石的法向位移。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①该变形测量计具有安装方便，经久耐用的优点；

②由于应变片测量精度高、价格低，同时铜片变形好，该变形测量计测量具有物美价廉的优点；

③该变形测量计也可适用于高温高压的环境下，在围压室内适用仍具有较高的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视图；

图2是本实用新型的结构左视图；

图3是法向和剪切位移示意图；

图4是法向位移计算原理图。

图中：

0—岩石；

1—弹簧片，1-1—上圆锥形凸脚，1-2—下圆锥形凸脚；

2-1—上夹持底座，2-1—下夹持底座；

3-1—内应变片，3-2—外应变片；

4—胶套（或胶涂层）；

A—剪切面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、变形计

1、总体

如图1、2，本变形计包括剪切的对象——岩石0；