专利名称：现场岩体流变试验仪及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种在现场测试岩体流变特性的试验装置，更具体地说它是一种现场岩体流变试验仪，本发明还涉及使用这种岩体流变试验仪的测试方法。它适用于现场岩体载荷流变试验、剪切流变试验及三轴流变试验，属于岩体力学试验技术领域。
背景技术：
现场岩体流变试验与室内岩石流变试验相比，具有以下特点(1)试件尺寸大，因而加载设备出力大；( 试验环境潮湿；C3)试验场所不固定。目前适用于室内岩石流变试验的恒载方式应用于现场岩体流变试验时，存在不足之处滚珠丝杆、砝码配重稳压方式出力偏小；电机伺服、数字伺服稳压方式易受潮湿环境影响，可靠性差；一个岩体工程，往往需要进行不同类型的现场流变试验，而现有试验仪器通用性差。储能器、水压稳压方式亦有不足储能器通过在较大的容器内储存有压气体或液体，补充压力损失，当试件变形较大时，其压力补偿能力不能满足要求；水压稳压方式设备笨重、液压系统复杂，可操作性、可靠性均较差。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种现场岩体流变试验仪，本发明的第二目的在于提供一种采用现场岩体流变试验仪的测试方法。本发明的目的是通过如下措施来达到的现场岩体流变试验仪，它包括载荷系统和测量系统，其特征在于载荷系统主要由气泵、气液泵、加载设备组成，测量系统主要由压力传感器、位移传感器、计算机组成；所述的气泵通过气管与气液泵连接，气液泵上有调压阀，所述气液泵的另一端通过液压管经控制阀连接加载设备，所述的加载设备安装于岩体试件表面，通过液压管与气液泵连接，所述的位移传感器安装于试件的位移测点，通过数据线与计算机连接，计算机通过数据线与压力传感器连接。在上述技术方案中，所述的加载设备或为单个千斤顶或液压钢枕，或为多个千斤顶或液压钢枕并连。在上述技术方案中，所述压力传感器和加载设备有控制阀。在上述技术方案中，所述加载设备为多个千斤顶或液压钢枕)并连时，所述的单个千斤顶或液压钢枕与单个试件分别相接。现场岩体流变试验仪的测试方法，它包括如下步骤(1)、气泵1通过气管与气液泵连接，为气液泵提供有压气源；设定气泵的启动气压阀值及停止运行的气压阀值，当气泵的气缸内的气压低于时，气泵自动启动，直至气缸内的气压达到，气泵停止运行；O)、气液泵的另一端通过液压管经控制阀连接加载设备，并为加载设备提供恒定液压；先关闭控制阀，调节调压阀，气液泵开始运行，直至压力传感器压力值达到试验压力并保持恒定，气液泵停止运行；开启控制阀，通过加载设备给试件施加荷载，液压下降，气液泵再次运行，直至液压恢复到试验压力，气液泵停止运行；气泵的启动气压阀值的设定，使得当气液泵的液压达到试验压力时，气液泵的气压低于气泵的启动气压阀值；(3)、加载设备安装于岩体试件表面，通过液压管与气液泵连接，并为岩体试件提供试验荷载；当试件在加载设备的作用下产生变形时，液压降低，气液泵开始运行，直至液压恢复到试验压力，气液泵停止运行；0)、位移传感器安装于试件的位移测点，通过数据线与计算机连接，测量试件的位移测点处的位移；(5)、计算机通过数据线与位移传感器、压力传感器连接，实时记录试件的变形、试验压力，并形成图表，完成测试过程。本发明的有益效果是①载荷系统采用机械控制，适用于洞室内的潮湿环境。②载荷系统通用性好，可根据需要，连接不同类型、不同数量的加载设备，可提供高试验荷载、可同时进行多点岩体载荷蠕变试验。③各构件体积小、重量轻，载荷系统各构件采用标准液压管或气管连接，测量系统各构件采用标准数据线连接，流变试验仪拆卸、安装、搬运、布置方便，适用于现场试验环境。
图1为现场岩体流变试验仪结构示意图。图中1.气泵，2.气液泵，3.调压阀，4.压力传感器，5.控制阀，6.加载设备，7.位移传感器，8.计算机，9.岩体试件(或称试件)，Pl.启动气压阀值，P2.停止运行的气压阀值，P3.试验压力。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定， 仅作举例而已.同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。参阅附图1可知本发明现场岩体流变试验仪，它包括载荷系统和测量系统，载荷系统主要由气泵1、气液泵2、加载设备6组成，测量系统主要由压力传感器4、位移传感器 7、计算机8组成；所述的气泵1通过气管与气液泵2连接，气液泵2上有调压阀3，所述气液泵2的另一端通过液压管经控制阀4连接加载设备6，所述的加载设备6安装于岩体试件 9表面，通过液压管与气液泵2连接，所述的位移传感器7安装于试件9的位移测点，通过数据线与计算机8连接，计算机8通过数据线与压力传感器4连接。述的加载设备6或为单个千斤顶或液压钢枕，或为多个千斤顶或液压钢枕并连。所述压力传感器4和加载设备 6有控制阀5。所述加载设备6为多个千斤顶或液压钢枕)并连时，所述的单个千斤顶或液压钢枕与单个试件分别相接。现场岩体流变试验仪的测试方法，它包括如下步骤(1)、气泵1通过气管与气液泵2连接，为气液泵2提供有压气源；设定气泵1的启动气压阀值Pl及停止运行的气压阀值P2，当气泵1的气缸内的气压低于Pl时，气泵1自动启动，直至气缸内的气压达到P2，气泵1停止运行；(2)、气液泵2的另一端通过液压管经控制阀4连接加载设备6，并为加载设备6提供恒定液压；先关闭控制阀4，调节调压阀3，气液泵2开始运行，直至压力传感器4压力值达到试验压力P3并保持恒定，气液泵2停止运行；开启控制阀4，通过加载设备6给试件9 施加荷载，液压下降，气液泵2再次运行，直至液压恢复到试验压力P3，气液泵2停止运行； 气泵1的启动气压阀值Pl的设定，使得当气液泵2的液压达到试验压力P3时，气液泵2的气压低于气泵1的启动气压阀值Pl ；(3)、加载设备6安装于岩体试件9表面，通过液压管与气液泵2连接，并为岩体试件9提供试验荷载；当试件9在加载设备6的作用下产生变形时，液压降低，气液泵2开始运行，直至液压恢复到试验压力P3，气液泵2停止运行；(4)、位移传感器7安装于试件9的位移测点，通过数据线与计算机8连接，测量试件9的位移测点处的位移；(5)、计算机8通过数据线与位移传感器7、压力传感器4连接，实时记录试件9的变形、试验压力，并形成图表，完成测试过程。本发明中气液泵提供长期恒压荷载，可根据现场试验需要，选用不同数量、不同类型的加载设备，并且不受潮湿环境的影响；采用计算机自动采集系统自动采集位移、压力数据。克服了现有试验装置在稳压性能、可靠性、通用性方面的不足。
权利要求
1.现场岩体流变试验仪，它包括载荷系统和测量系统，其特征在于载荷系统主要由气泵(1)、气液泵O)、加载设备(6)组成，测量系统主要由压力传感器G)、位移传感器(7)、 计算机⑶组成；所述的气泵⑴通过气管与气液泵⑵连接，气液泵⑵上有调压阀⑶， 所述气液泵( 的另一端通过液压管经控制阀(4)连接加载设备(6)，所述的加载设备(6) 安装于岩体试件(9)表面，通过液压管与气液泵(2)连接，所述的位移传感器(7)安装于试件(9)的位移测点，通过数据线与计算机(8)连接，计算机(8)通过数据线与压力传感器连接。
2.根据权利要求1所述的现场岩体流变试验仪，其特征在于所述的加载设备(6)或为单个千斤顶或液压钢枕，或为多个千斤顶或液压钢枕并连。
3.根据权利要求1所述的现场岩体流变试验仪，其特征在于所述压力传感器(4)和加载设备(6)有控制阀(5)。
4.根据权利要求2所述的现场岩体流变试验仪，其特征在于所述加载设备(6)为多个千斤顶或液压钢枕并连时，所述的单个千斤顶或液压钢枕与单个试件分别相接。
5.现场岩体流变试验仪的测试方法，其特征在于它包括如下步骤(1)、气泵(1)通过气管与气液泵( 连接，为气液泵( 提供有压气源；设定气泵(1) 的启动气压阀值(Pl)及停止运行的气压阀值(P2)，当气泵(1)的气缸内的气压低于(Pl) 时，气泵(1)自动启动，直至气缸内的气压达到(P2)，气泵(1)停止运行；O)、气液泵O)的另一端通过液压管经控制阀(4)连接加载设备(6)，并为加载设备 (6)提供恒定液压；先关闭控制阀G)，调节调压阀(3)，气液泵⑵开始运行，直至压力传感器(4)压力值达到试验压力(P 3)并保持恒定，气液泵( 停止运行；开启控制阀，通过加载设备(6)给试件(9)施加荷载，液压下降，气液泵( 再次运行，直至液压恢复到试验压力(P3)，气液泵( 停止运行；气泵(1)的启动气压阀值(Pl)的设定，使得当气液泵 (2)的液压达到试验压力(P3)时，气液泵O)的气压低于气泵(1)的启动气压阀值(Pl)；(3)、加载设备(6)安装于岩体试件(9)表面，通过液压管与气液泵( 连接，并为岩体试件(9)提供试验荷载；当试件(9)在加载设备(6)的作用下产生变形时，液压降低，气液泵( 开始运行，直至液压恢复到试验压力(P3)，气液泵( 停止运行；G)、位移传感器(7)安装于试件(9)的位移测点，通过数据线与计算机(8)连接，测量试件(9)的位移测点处的位移；(5)、计算机(8)通过数据线与位移传感器(7)、压力传感器(4)连接，实时记录试件 (9)的变形、试验压力，并形成图表，完成测试过程。
全文摘要
本发明现场岩体流变试验仪，它包括载荷系统和测量系统，载荷系统主要由气泵(1)、气液泵(2)、加载设备(6)组成，测量系统主要由压力传感器(4)、位移传感器(7)、计算机(8)组成；所述的加载设备(6)安装于岩体试件(9)表面，通过液压管与气液泵(2)连接，所述的位移传感器(7)安装于试件(9)的位移测点，通过数据线与计算机(8)连接，计算机(8)通过数据线与压力传感器(4)连接。本发明克服了现有试验装置在稳压性能、可靠性、通用性方面的不足。可根据现场试验需要，选用不同数量、不同类型的加载设备，并且不受潮湿环境的影响；采用计算机自动采集系统自动采集位移、压力数据。
文档编号G01N3/28GK102230869SQ20111007925
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者周火明, 庞正江, 张宜虎, 李维树, 杨宜, 熊诗湖, 范雷, 赵仁义, 邓争荣, 邬爱清, 郝庆泽, 钟作武, 陈强, 韩军, 马东辉 申请人:长春市朝阳试验仪器有限公司, 长江水利委员会长江科学院