[发明专利]一种变倾角横观各向异性岩石试样制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种变倾角横观各向异性岩石试样制备装置及方法，包括底架、试样箱和取样装置。其中，底架上垂直设有箱体支架和支撑臂，试样箱转动连接于箱体支架上，用于承装岩石样块。取样装置通过移动机构可滑动地连接于支撑臂上，并位于箱体的上方，取样装置适于旋转切削岩石样块，移动机构工作能够带动取样装置沿支撑臂滑动，为取样装置的旋转切削提供轴向进给，取样装置旋转切削岩石样块完成取样。本发明可通过调节试样箱的角度实现变倾角取样，满足了实验室对于层状岩石各向异性力学性能分析需求，解决了现有技术中难以改变倾角、材质利用率低、取样效率不高等技术难题。

技术领域

本发明涉及试验室用岩石试样取样装置，尤其涉及一种变倾角横观各向异性岩石试样制备装置及方法。

背景技术

在复杂地应力荷载和漫长地质演变过程作用下，岩体经过变质或沉积等作用形成了层状岩体结构。地下岩体工程中，层状岩体开挖过程会出现围岩结构薄片裂解化，引发非对称弱化大变形和定向溃屈破坏等系列典型岩体灾害问题，研究层状岩体各向异性力学行为并提升其自稳承载潜力，具有重要的科学意义与工程价值。

在室内实验室研究过程中，为了更好地描述层状岩石的各向异性等力学行为特征，需对岩石材质进行不同倾斜角度的取样制备，并进行系列测试分析。特别地，本发明中所涉及的倾斜角度是指单一层状岩体结构下，结构面法向方向同所取岩石试样测试轴向加载方向之间的角度，变倾角是指该角度可控且能够在一定范围内取值。

当前岩石试样制备方式较为单一，多采用金属锯片或线性切割等形式进行，不能更为便捷地对层状岩石试样进行处理，且取样角度难以有效控制，制备效率较为低下，且试样加工精度受限，无法满足层状岩石试样力学性能研究的个性化需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种变倾角横观各向异性岩石试样制备装置及方法，解决了现有技术中力学分析时难以获取不同角度岩石试样，无法满足层状岩石各向异性力学性能分析个性化需求的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种变倾角横观各向异性岩石试样制备装置及方法，具体技术方案如下：

一种变倾角横观各向异性岩石试样制备装置，包括：

底架，底架上垂直设有箱体支架和支撑臂；

试样箱，与箱体支架转动连接，用于承装岩石样块；

取样装置，通过移动机构可滑动地连接于支撑臂上，并位于箱体的上方；

取样装置适于旋转切削岩石样块，移动机构工作能够带动取样装置沿支撑臂滑动，为取样装置的旋转切削提供轴向进给。

进一步，箱体通过角度调节装置设于箱体支架上，角度调节装置包括步进电机、主动齿轮转轴、以及成对设置的主动齿轮、从动齿轮和从动齿轮转轴；

两个从动齿轮对称设于箱体的长度方向的两侧，与箱体固定连接；

从动齿轮转轴一端转动连接于箱体支架，另一端与从动齿轮固定连接；

主动齿轮转轴的端部可转动地连接于箱体支架上，其中一端与步进电机连接；

两个主动齿轮分别固定套设于主动齿轮转轴的端部，并与从动齿轮相啮合，步进电机工作能够带动与主动齿轮相啮合的从动齿轮旋转，进而带动试验箱旋转。

进一步，移动机构包括连接板、螺杆、螺母和第一电机；

连接板可滑动地连接于支撑臂上，取样装置和螺母分别设于连接板延伸方向的两端；