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一种测量不同深度围岩破碎程度的装置及使用方法.pdf

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一种 测量 不同 深度 围岩 破碎 程度 装置 使用方法
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摘要
申请专利号:

CN201910042800

申请日:

20190117

公开号:

CN109520843A

公开日:

20190326

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: G01N3/08 主分类号: G01N3/08
申请人: 湖南科技大学
发明人: 王平;冯涛;朱永建;余伟健;鲁义
地址: 411100 湖南省湘潭市雨湖区石码头2号
优先权:
专利代理机构: 41154 代理人: 吴楠
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910042800

授权公告号:

法律状态公告日:

20190419

法律状态类型:

实质审查的生效

摘要

本发明公开了一种测量不同深度围岩破碎程度的装置及使用方法,所述三向约束件由矩形?#35013;濉?#30697;形侧板Ⅰ、矩形侧板Ⅱ和矩形侧板Ⅲ组成,矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ分别与矩形?#35013;?#30340;两个相对边垂直?#28525;ǎ?#19988;矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ平行,矩形侧板Ⅲ的一侧面与矩形侧板Ⅰ的一端、矩形侧板Ⅱ一端和矩形?#35013;?#30340;一端?#28525;?#36830;接且垂直,加固板?#28525;?#22312;矩形侧板Ⅲ的另一侧面;矩形侧板Ⅰ另一端和矩形侧板Ⅱ的另一端相对位置均开设圆孔,紧固杆通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ,并通过螺栓分别与矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ紧固;本发明能在对岩石试样三面受到承载约束的情况下,通过压缩实验测量其临空面的岩石变形量,从而得出岩石变形量与承载能力的内在相关性。

权利要求书

1.一种测量不同深度围岩破碎程度的装置,其特征在于,包括三向约束件、加固板(1)、紧固杆(6)和传感器?#28525;?#20214;(11), 所述三向约束件由矩形?#35013;?4)、矩形侧板Ⅰ(3)、矩形侧板Ⅱ(5)和矩形侧板Ⅲ(9)组成,矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5)分别与矩形?#35013;?4)的两个相对边垂直?#28525;ǎ?#19988;矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5)相互平行,矩形侧板Ⅲ(9)的一侧面与矩形侧板Ⅰ(3)的一端、矩形侧板Ⅱ(5)一端和矩形?#35013;?4)的一端?#28525;?#36830;接且垂直,加固板(1)?#28525;?#22312;矩形侧板Ⅲ(9)的另一侧面;矩形侧板Ⅰ(3)另一端和矩形侧板Ⅱ(5)的另一端相对位置均开设圆孔,紧固杆(6)通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5),并通过螺栓分别与矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5)紧固连接; 所述矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5)的相对侧面均开设安装凹槽(7),两个安装凹槽(7)内均设有内嵌板(8); 所述传感器?#28525;?#20214;(11)由底座和?#28525;?#26495;组成,?#28525;?#26495;垂直?#28525;?#22312;底座上,矩形?#35013;?4)上开设多个定位孔,底座处于矩形?#35013;?4)上,底座上的定位销(13)插入其中一个定位孔内使底座与矩形?#35013;?4)相对?#28525;ǎ潭?#26495;侧部开设多个安装孔,每个安装孔处均设有一位移传感器(12)。 2.根据权利要求1所述的一种测量不同深度围岩破碎程度的装置,其特征在于,所述加固板(1)分别与矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5)通过三角筋板(2)?#28525;?#36830;接。 3.根据权利要求1所述的一种测量不同深度围岩破碎程度的装置,其特征在于,所述两个安装凹槽(7)的上表面均装有刻度板(10)。 4.一种根据权利要求1所述的测量不同深度围岩破碎程度的装置的使用方法,其特征在于,具体步骤为: A、根据测试的围岩性质,选择具有所需摩?#26009;?#25968;的内嵌板(8)安装在安装凹槽(7)内; B、将待压缩岩石试样放置到三向约束件内的矩形?#35013;?4)上,并使岩石试样分别与两个内嵌板(8)和矩形侧板Ⅲ(9)接触,通过刻度板(10)读出当前岩石试样表面在沿内嵌板(8)方向的长度值,将传感器?#28525;?#20214;(11)放置到矩形?#35013;?4)上并调整与岩石试样之间的距离,然后通过定位销(13)插入定位孔内使传感器?#28525;?#20214;(11)相对?#28525;ǎ?#22312;每个安装孔处均安装位移传感器(12),并将位移传感器(12)与计算机连接,位移传感器(12)对当前与岩石试样临空面之间的距离进行测量; C、紧固杆(6)通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5),并通过螺栓分别与矩形侧板Ⅰ(3)和矩形侧板Ⅱ(5)紧固连接; D、将三向约束件放置到岩石压力机实验台上,根据煤矿现场测试的压力数据,对压力机的参数进行设置,完成后启动压力机,对岩石试样施加垂直压力进行压缩试验; E、在压缩过程中,通过刻度板(10)读出当前压力下岩石试样表面的长度值,同时通过位移传感器(12)实时检测岩石试样临空面与位移传感器(12)之间的距离值,将上述两个?#21040;?#34892;存储,对压力机的压力?#21040;?#34892;动态调整,重复检测得出不同压力值下,岩石试样表面的长度值和岩石试样与位移传感器之间的距离值;完成后将不同压力值下得出的两个值分别与实验前测量的两个?#24213;?#24046;值,得出不同压力值下岩石试样表面的相对位移量及岩石试样临空面的鼓出量。

说明书


一种测量不同深度围岩破碎程度的装置及使用方法
技术领域


本发明涉及一种测量装置及使用方法,具体是一种测量不同深度围岩破碎程度的
装置及使用方法。


背景技术


随着矿产资源的开采,各种软岩巷道的支护成为困扰矿业发展的难题。我国自主
研发了大量支护系统,并在矿山领域进行了充分利用,且有了长足的发展,有效提高了巷道
的稳定性。但在现场施工和实地长期运用过程中还存在一些问题,由于煤矿开采过程中巷
道围岩所受压力的变化,进而会使巷道围岩的变形量大,最终导致原有的支护构件?#23721;?#25903;
护的情况发生。由于巷道围岩变形大会对施工造成很大影响,因?#25628;?#31350;岩石变形量与承载
能力的内在相关性,改善巷道围岩的承载能力,是本行?#22320;?#38656;解决的技术问题。


发明内容


针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种测量不同深度围岩破碎程度的装
置及使用方法,能在对岩石试样三面受到承载约束的情况下,通过压缩实验测量其临空面
的岩石变形量,从而得出岩石变形量与承载能力的内在相关性,为后续改善巷道围岩的承
载能力提供理论支撑。


为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种测量不同深度围岩破碎程度
的装置,包括三向约束件、加固板、紧固杆和传感器?#28525;?#20214;,


所述三向约束件由矩形?#35013;濉?#30697;形侧板Ⅰ、矩形侧板Ⅱ和矩形侧板Ⅲ组成,矩形侧
板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ分别与矩形?#35013;?#30340;两个相对边垂直?#28525;ǎ?#19988;矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ相互
平行,矩形侧板Ⅲ的一侧面与矩形侧板Ⅰ的一端、矩形侧板Ⅱ一端和矩形?#35013;?#30340;一端?#28525;?#36830;
接且垂直,加固板?#28525;?#22312;矩形侧板Ⅲ的另一侧面;矩形侧板Ⅰ另一端和矩形侧板Ⅱ的另一端
相对位置均开设圆孔,紧固杆通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ,并通过螺栓分别与矩
形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ紧固连接;


所述矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ的相对侧面均开设安装凹槽,两个安装凹槽内均设
有内嵌板;


所述传感器?#28525;?#20214;由底座和?#28525;?#26495;组成,?#28525;?#26495;垂直?#28525;?#22312;底座上,矩形?#35013;?#19978;
开设多个定位孔,底座处于矩形?#35013;?#19978;,底座上的定位销插入其中一个定位孔内使底座与
矩形?#35013;?#30456;对?#28525;ǎ潭?#26495;侧部开设多个安装孔,每个安装孔处均设有一位移传感器。


进一步,所述加固板分别与矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ通过三角筋板?#28525;?#36830;接。


进一步,所述两个安装凹槽的上表面均装有刻度板。


一种测量不同深度围岩破碎程度的装置的使用方法,具体步骤为:


A、根据测试的围岩性质,选择具有所需摩?#26009;?#25968;的内嵌板安装在安装凹槽内;


B、将待压缩岩石试样放置到三向约束件内的矩形?#35013;?#19978;,并使岩石试样分别与两
个内嵌板和矩形侧板Ⅲ接触(即岩石试样的四个侧面中三个侧面分别受到约束,剩?#40065;?#21521;
传感器?#28525;?#20214;的侧面为临空面),通过刻度板读出当前岩石试样表面在沿内嵌板方向的长
度值,将传感器?#28525;?#20214;放置到?#35013;?#19978;并调整与岩石试样之间的距离,然后通过定位销插入
定位孔内使传感器?#28525;?#20214;相对?#28525;ǎ?#22312;每个安装孔处均安装位移传感器,并将位移传感器
与计算机连接,位移传感器对当前与岩石试样临空面之间的距离进行测量;


C、紧固杆通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ和矩形侧板Ⅱ,并通过螺栓分别与矩形侧板Ⅰ和
矩形侧板Ⅱ紧固连接;


D、将三向约束件放置到岩石压力机实验台上,根据煤矿现场测试的压力数据,对
压力机的参数进行设置,完成后启动压力机,对岩石试样施加垂直压力进行压缩试验;


E、在压缩过程中,通过刻度板读出当前压力下岩石试样表面的长度值,同时通过
位移传感器实时检测岩石试样临空面与位移传感器之间的距离值,将上述两个?#21040;?#34892;存
储,对压力机的压力?#21040;?#34892;动态调整,重复检测得出不同压力值下,岩石试样表面的长度值
和岩石试样与位移传感器之间的距离值;完成后将不同压力值下得出的两个值分别与实验
前测量的两个?#24213;?#24046;值,得出不同压力值下岩石试样表面的相对位移量及岩石试样临空面
的鼓出量。


与现有技术相比,本发明采用三向约束件、内嵌板、紧固杆和传感器?#28525;?#20214;相结合
方式,具有如下优点:


1、本发明可以根据需要安装不同粗糙程度的内嵌板,模拟不同摩?#26009;?#25968;岩石间压
缩过程中的鼓出量;


2、本发明三向约束件上设有刻度板,能直接清晰地对岩石试件表面岩石相对位移
量进行读数,比较方便;


3、本发明在设备加固方面增设加固板和三角筋板的设计,能够有效地克服岩石压
缩过程中扩容产生的压应力,设备刚度满足实验要求。


4、本发明设计有位移传感器,在岩石试样三面受到承载约束的情况下对岩石试样
的临空面进行测量,从而精确的测出岩石试样临空面的鼓出量大小,便于后续研究的使用。


附图说明


图1是本发明的立体结构示意图;


图2是本发明的俯视图;


图3是图2的右视图;


图4是本发明中传感器?#28525;?#20214;的结构剖视图。


图中:1、加固板,2、三角筋板,3、矩形侧板Ⅰ,4、矩形?#35013;澹?、矩形侧板Ⅱ,6、紧固
杆,7、安装凹槽,8、内嵌板,9、矩形侧板Ⅲ,10、刻度板,11、传感器?#28525;?#20214;,12、位移传感器,
13、定位销。


具体实施方式


下面将对本发明做进一步说明。


如图所示,一种测量不同深度围岩破碎程度的装置,包括三向约束件、加固板1、紧
固杆6和传感器?#28525;?#20214;11,


所述三向约束件由矩形?#35013;?、矩形侧板Ⅰ3、矩形侧板Ⅱ5和矩形侧板Ⅲ9组成,矩
形侧板Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ5分别与矩形?#35013;?的两个相对边垂直?#28525;ǎ?#19988;矩形侧板Ⅰ3和矩形侧
板Ⅱ5相互平行,矩形侧板Ⅲ9的一侧面与矩形侧板Ⅰ3的一端、矩形侧板Ⅱ5一端和矩形?#35013;?br>4的一端?#28525;?#36830;接且垂直,加固板1?#28525;?#22312;矩形侧板Ⅲ9的另一侧面;矩形侧板Ⅰ3另一端和矩
形侧板Ⅱ5的另一端相对位置均开设圆孔,紧固杆6通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ
5,并通过螺栓分别与矩形侧板Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ5紧固连接;


所述矩形侧板Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ5的相对侧面均开设安装凹槽7,两个安装凹槽7内
均设有内嵌板8;


所述传感器?#28525;?#20214;11由底座和?#28525;?#26495;组成,?#28525;?#26495;垂直?#28525;?#22312;底座上,矩形?#35013;?
上开设多个定位孔,底座处于矩形?#35013;?上,底座上的定位销13插入其中一个定位孔内使底
座与矩形?#35013;?相对?#28525;ǎ潭?#26495;侧部开设多个安装孔,每个安装孔处均设有一位移传感器
12。


进一步,所述加固板1分别与矩形侧板Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ5通过三角筋板2?#28525;?#36830;接。


进一步,所述两个安装凹槽7的上表面均装有刻度板10。


一种测量不同深度围岩破碎程度的装置的使用方法,具体步骤为:


A、根据测试的围岩性质,选择具有所需摩?#26009;?#25968;的内嵌板8安装在安装凹槽7内;


B、将待压缩岩石试样放置到三向约束件内的矩形?#35013;?上,并使岩石试样分别与
两个内嵌板8和矩形侧板Ⅲ9接触(即岩石试样的四个侧面中三个侧面分别受到约束,剩下
朝向传感器?#28525;?#20214;11的侧面为临空面),通过刻度板10读出当前岩石试样表面在沿内嵌板8
方向的长度值,将传感器?#28525;?#20214;11放置到矩形?#35013;?上并调整与岩石试样之间的距离,然后
通过定位销13插入定位孔内使传感器?#28525;?#20214;11相对?#28525;ǎ?#22312;每个安装孔处均安装位移传感
器12,并将位移传感器12与计算机连接,位移传感器12对当前与岩石试样临空面之间的距
离进行测量;


C、紧固杆6通过圆孔穿过矩形侧板Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ5,并通过螺栓分别与矩形侧板
Ⅰ3和矩形侧板Ⅱ5紧固连接;


D、将三向约束件放置到岩石压力机实验台上,根据煤矿现场测试得出的不同深度
煤岩所受的压力数据,对压力机的参数进行设置,完成后启动压力机,对岩石试样施加垂直
压力进行压缩试验;


E、在压缩过程中,通过刻度板10读出当前压力下岩石试样表面的长度值,同时通
过位移传感器12实时检测岩石试样临空面与位移传感器12之间的距离值,将上述两个?#21040;?br>行存储,对压力机的压力?#21040;?#34892;动态调整,重复检测得出不同压力值下,岩石试样表面的长
度值和岩石试样与位移传感器之间的距离值;完成后将不同压力值下得出的两个值分别与
实验前测量的两个?#24213;?#24046;值,得出不同压力值下岩石试样表面的相对位移量及岩石试样临
空面的鼓出量。


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