专利名称：一种岩土细观力学试验的三轴可调显微观测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于岩土工程试验仪器领域，特别涉及在岩土细观力学试 验中的三轴可调显微观测系统。
背景技术：
岩土遇水软化现象普遍存在于国内外诸多重大工程中，是造成边 坡、基坑、隧道等产生变形破坏或安全隐患的关键之所在。具体来说, 由于水一力对岩土的耦合作用使得岩土体内部矿物颗粒连接被削弱， 加上岩土体中粘土矿物膨胀的不均匀性，共同导致了岩土体内部与表
面微裂纹的产生，；随着水与岩土体相互作用的加剧，岩土体中微裂 纹不断扩展、汇合，岩土体宏观强度也在不断降低，最终由于宏观裂 隙的贯通导致软岩的破坏。
由此可见，岩土体表面微裂纹的产生、扩展及连通的过程也正对 应着岩土体软化的过程，所以，可以通过开展岩土软化细观力学试验， 来全程跟踪水一岩相互作用下岩土表面裂隙和裂纹的产生和发展，最 终揭示岩土内部损伤的演化规律。目前，研究岩土体的细观力学试验 仪器中压力室以立式为主，这就要求光学显微观测系统显微镜镜头轴 向应处于水平方向。因此，设计一套显微镜镜头轴向处于水平方向的 简单，高效并易于操作的三轴可调显微观测系统成为开展岩土软化细 观力学试验的必然要求，具有十分重要的科学意义与广阔的应用前景。
但是目前显微镜主要用于垂向观察，现有一般显微镜支架也以满
足垂向观察要求为主；特制的为观察大型样品的显微镜万能支架有的
也只用于垂向观察，个别可进行一定角度的调节，但是对于满足水平向观察并方便的进行三轴细调的显微镜支架当前并没有很好的解决方案。本发明就是以满足显微镜三轴细调为目的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的岩石三轴和土三轴加载系统，提供一种能在水与岩土体耦合作用过程中进行细观观察的三轴可调显微观测系统。
为达到本发明的目的，采用的技术方案如下
基于岩石三轴和土三轴加载系统的三轴可调显微观测系统，包括一台显微镜， 一套显微镜所用的万能支架。
与显微镜配套的万能支架由以下几部分组成
1. 支座
支架的底座为铸铁块，其自身质量保证显微镜安放到支架上之后能够稳定的工作。
2. 竖向位移调节系统
竖向调节系统由两部分组成， 一为粗调系统，由竖向支杆和竖向移动固定环组成，使用时，将竖向移动固定环固定到需要的位置，上面放上竖向横向连接器，即可以使显微镜放到我们想要安放的大体竖向高度；另一部分为细调系统，由相互嵌合的两块铸铁块组成，其中一块铸铁块上的螺纹与另一块铸铁块上旋钮上的螺纹相互符合，当旋转旋钮时，可移动的铸铁块即可沿固定的铸铁块表面上下移动。
3. 横向位移调节系统
横调节系统也由两部分组成， 一为粗调系统，由竖向横向连接器和横向支杆组成，竖向横向连接器中的横向孔内有一圈小钢珠，这样
横向支杆可以手动灵活的横向移动；另一部分为细调系统，由固定横杆和套在固定横杆上的移动块体组成，当移动块体上的旋钮旋转时，移动块体可沿着固定横杆的轴向移动；固定横杆与竖向位移细调系统
中的移动铸铁块固定在一起。
4. 显微镜镜头轴向调焦系统
显微镜镜头轴向调焦系统的支撑杆固定在横向位移细调系统的移动块体上，显微镜本身的调节系统套在支撑杆上，当显微镜本身的调焦旋钮旋转时，显微镜可以沿着显微镜镜头轴向移动。
由于竖向调节系统，横向调节系统，显微镜镜头轴向调焦系统的调节方向互为90度角，所以本支持系统可以实现显微镜观察的三轴可调。
本发明在岩土软化细观力学试验中的应用
1. 根据岩石三轴或土三轴加载系统的位置及压力室内岩样的高度，初步安装好三轴可调显微观测系统。
2、 启动岩石三轴或土三轴加载系统，岩土试件开始受到水-力共同作用，调节横向位移粗调系统，竖向位移粗调系统和显微镜镜头轴向调焦系统，对试上表面各部分进行显微放大监测，找到要观察的岩土表面裂纹。
3、根据岩土表面裂纹的发展，调节横向位移细调系统旋钮和竖向位移细调系统旋钮，跟踪裂纹的发展。本发明的优点为
1) 能够实现显微镜观察的三轴可调，为岩土软化细观力学试验提供了有效的裂纹观察工具。
2) 操作简单，方便，易于掌握。
3) 结构简单，可靠，便于维护。
图1是本发明的组成部分示意图。
其中—支座，[2]——竖向支杆 —一竖向移动固定环[4]——竖向移动固定环横向固定旋钮 ——竖向横向连接器[6]——横向连接杆系固定块 ——横向支杆[8]——竖向移动固定环固定旋钮_一竖向微调调节旋钮[10]——竖向细调铸铁块(横向连接系
固定块)-——竖向细调铸铁块[12]——横向微调固定横杆-——横向微调调节旋钮[14]——横向微调系统移动块体——镜头轴向微调支撑杆[16]——镜头轴向微调调节旋钮[17]——显微镜轴向细调移动块[18]——显微镜图2是具体实施方式
流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的使用方式。仪器安装使用步骤如下
1、 根据岩土三轴加载系统的位置，摆放好支座[l]，将竖向支杆[2]固定在支座[1]上。
2、 根据岩土三轴加载系统压力室内岩样或土样的高度，确定竖
向移动固定环[3]的高度，竖向移动固定环固定旋钮[8]。
3、 安放好竖向横向连接器[5]，横向支杆[7]，横向连接杆系固定块[6][10]，竖向位移细调系统[10][11][9]，横向位移细调系统[12] [14] [13]和镜头轴向微调支撑杆[15]。
4、 将显微镜[18][17][16]与支撑杆[15]连接好。
5、 调节横向位移粗调系统，竖向位移粗调系统和显微镜镜头轴向调焦系统，找到要观察的岩土表面裂纹。
6、 根据岩土体表面裂纹的发展，调节横向微调调节旋钮[13]和竖向微调调节旋钮[9]，跟踪裂纹的发展。
权利要求
1、一种岩土细观力学试验的三轴可调显微观测系统，其特征在于可在岩土软化过程中，全程动态跟踪岩土表面裂隙和裂纹的产生和发展，最终揭示岩土内部损伤的演化规律。
2、 根据权利要求1所述的三轴可调显微观测系统，其特征在于 由显微镜和万能支架组成，所述万能支架能够使显微镜镜头轴线处于 水平面上时实现三轴可调。
3、 根据权利要求2所述的万能支架，其特征在于由支座，竖向 支杆，竖向移动固定环，竖向横向连接器，横向连接杆系，竖向微调 系统，横向微调系统，镜头轴向微调系统。
4、 根据权利要求3所述的横向连接杆系，其特征在于由2个横 向支杆，两个横向连接杆系固定块组成，其中一个横向连接杆系固定 块同时作为竖向细调铸铁块使用。横向连接杆系安置在竖向横向连接 器上，并与竖向微调系统相连。
5、 根据权利要求3和4所述的竖向微调系统，其特征在于由相 互嵌合的两块竖向细调铸铁块， 一个竖向微调调节旋钮组成，其中一 个竖向细调铸铁块同时作为横向连接杆系固定块使用。竖向微调系统 安置在横向连接杆系上，并与横向微调系统相连。
6、 根据权利要求3和5所述的横向微调系统，其特征在于由横 向微调固定横杆，横向微调系统移动块体，和横向微调调节旋钮组成。 横向微调系统安置在竖向微调系统上，并与镜头轴向微调系统相连。
7、 根据权利要求3和6所述的镜头轴向微调系统，其特征在于由镜头轴向微调支撑杆显微镜轴向细调移动块和镜头轴向微调调节 旋钮组成。镜头轴向微调系统安置在横向微调系统上，并与显微镜相 连。
全文摘要
本发明公开了一种岩土软化细观力学试验的三轴可调显微观测系统，该装置由显微镜和万能支架组成，其中万能支架包括支座，竖向支杆，竖向移动固定环，竖向横向连接器，横向连接杆系，竖向微调系统，横向微调系统，镜头轴向微调系统。其特征在于可在岩土软化过程中，全程动态跟踪岩土表面裂隙和裂纹的产生和发展，最终揭示岩土内部损伤的演化规律。主要优点是能够实现显微镜观察的三轴可调，为岩土软化细观力学试验提供了有效的裂纹观察工具，并且操作简单、方便，易于掌握。
文档编号G01N33/24GK101464450SQ20091003662
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者动 刘, 周翠英, 磊 张, 朱凤贤, 炜 黄 申请人:中山大学