专利名称：腐蚀环境下岩石单轴压缩测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种岩石试件变形测试装置，尤其涉及一种腐蚀环境下岩石单轴压縮
测试装置。
背景技术：
在富水区，例如海底隧道、矿山巷道及其他地下工程等，地下水是地下工程不可回 避的现象，岩体总是浸泡在水溶液中，含有腐蚀性的地下水对于岩体的力学性质有着重要 的影响。处于一定的应力条件下的岩体，由于地下水腐蚀效应的存在，会导致岩石内在结 构的力学性质的劣化，从而存在宏观力学行为的时间效应_即所谓的流变效应。目前岩石 流变学理论尽管已经比较完善，但这些理论主要考虑了岩石自身的流变机理性质，对于腐 蚀-应力耦合作用引起的流变研究还相当不足。而现有的流变设备也大多比较昂贵，制约 了水溶液腐蚀流变试验的顺利进行和开展。研究方便易用的腐蚀流变试验装置成为一个有 待解决的重要问题，其中加载的稳定性和简易性是其中的关键。所以一种腐蚀溶液环境下 岩石单轴压縮测试验加载稳定，结构简易的测试装置急需被研制。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种保证操作方便简易的同时保证加载过程 的稳定性的测试加载条件下溶液的腐蚀效应所造成的岩石试件变形的时间效应的装置。本 发明采用的技术手段如下 —种腐蚀环境下岩石单轴压縮测试装置，其特征包括导向立柱、堆重砝码、十字 压板、耐腐蚀容器和位移千分表； 试验时将试件放置在耐腐蚀容器中，其上部依次放置压块和十字压板；所述过十 字压板通过导向立柱进行定位，使其只能沿着竖直方向运动；所述堆重砝码放置在十字压 板上，用来提供多级加载的力；所述位移千分表同十字压板相连接，用与记录十字压板的位移量。 所述十字压板的四个分板上开有同导向立柱的横截面相对应的通孔；使用时将导 向导向立柱固定在耐腐蚀容器的周围，通过所述通孔将十字压板活动连接在导向立柱上。
在测试装置的下边设有底座，用于承载耐腐蚀容器和导向立柱，所述底座设有4 个支腿，其中一个支腿带有高度调节螺栓来进行底座的调平。 所述压块分为上压块和下压块，其中下压块为白钢材料；所述上压块和下压块固
定为一体呈工字形。 在试件和耐腐蚀容器之间设有垫板。 由于采用了上述技术方案，本发明提供的测试装置以耐腐蚀PVC板作为溶液的储 罐，采用十字形的承载压板，压板由4根导向立柱穿过，通过4根导向立柱在压板上添加砝 码加重，从而实现对岩石试件的加载，压板通过联结块结构压在岩石试件上。位移千分表固 定在导向立柱上，可测试岩石试件变形。由于其结构简单，便于生产，而且成本低廉适于广泛推广。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中十字压板的结构示意图；
图3为本发明实施例中试验的荷载位移曲线；
图4为本发明实施例中试验的时间位移曲线； 图5为本发明实施例中硫酸和盐酸作用下岩石的变形时间曲线. 图中1、导向立柱，2、堆重砝码，3、十字压板，4、耐腐蚀容器，5、上压块，6、下压块，
7、位移千分表，8、底座，9、试件，10、垫板。
具体实施例方式
该测试装置的工作原理是十字压板3主要通过导向立柱1和上压块5、下压块6组 成的联结块结构压在试件9上，十字压板3上面逐渐堆放堆重砝码2，从而实现试件的逐级 加载。各级加载过程中，试件浸泡在溶液中，平放在耐腐蚀容器4的底面的垫板10上，从而 得到腐蚀作用下试件的时间效应。 如图1所示该测试装置中，导向立柱l，用来对十字压板进行定位，并使十字压板 受到加载后平稳地向下进行。堆重砝码2，用来提供多级加载的力。十字压板3，其上部可 承担堆重砝码，下部接压块，提供压力。耐腐蚀容器4 (本实施利采用PVC耐腐蚀容器)，用 来储存腐蚀性溶液，受压的试件放置其中。压块分为上压块5和试件下压块6，连接在十字 压板和岩石试件之间，起着荷载传递作用，6下压块采用耐腐蚀的白钢材料，可浸入溶液中， 上压块5为普通钢，上下压块连接成一体，呈"工字形"保证所加荷载与试件表面垂直，这样 既满足耐腐蚀性的条件，又节省了材料简化了工艺。位移千分表7，进行加载过程试件变形 的测量。底座8，平稳地承担整个设备重量，并保持整个设备的稳定。其中导向立柱l只是 确保十字压板3沿着竖直方向运动(本实施例采用在十字压板3的四个分板上开有同导向 立柱1的横截面相对应的通孔(如图2所示)，使用时将导向导向立柱1垂直固定在耐腐蚀 容器4的周围，通过所述通孔将十字压板3活动连接在导向立柱1上的技术方案，也可采用 如滑轨的形式(即在十字压板3的四个分板上设置滑快或滑轮同各导向立柱1上的滑轨 相配合，保持十字压板3水平向下运动(图中未视，因其是本领域技术人员熟知的一种配合 形式)。)的技术方案。 具体实现如下岩石试件通过垫板放置在耐腐蚀容器内，浸泡在待测的腐蚀性的 溶液里。上部承受由上、下压块传递来的十字压板的荷载，十字压板通过4根导向立柱定 位，并保持水平，上面在4根立柱处堆放砝码，提供荷载。由于采用十字压板和4根导向立 柱较好地保证了装置的稳定性。位移千分表通过导向立柱固定，测头与十字压板上表面接 触，实测十字压板的位移，以间接地测出试件的变形。底座采用4个支腿，其中一个带有高 度调节螺栓，可用来进行底座的调平。进行测试时先调节底座的支腿螺栓使底座水平，将四 根导向立柱通过螺栓连接在底座上，将PVC的耐腐蚀容器放置在底座上，在容器中倒入某 特定的溶液。将加工的岩石试件(保证上下为平面)放在容器内的白钢垫板上，浸泡在溶 液中。上、下压块通过螺纹连接，并压放在试件上，上面放上十字压板，十字压板通过根导向立柱保持水平。在导向立柱上固定位移千分表，并按照荷载要求在十字压板的四根立柱部 位对称地放上砝码。通过增加砝码，实现多级荷载的施加，每级荷载保持一定的时间(如10 天)，通过位移计测得试件因腐蚀溶液引起的变形，从而测得其时间效应。试验结束时，先卸 下位移千分表，然后去掉砝码和十字压板，以及压块和试件。然后，移出耐腐蚀容器4，可将 残留溶液倒掉。下面列举两个实例进行具体说明
例1 :进行多级荷载时间效应试验 首先加工制备待试验的带预制裂纹的岩样试件安放于图1的装置中，浸泡在5% 硫酸溶液中，通过堆放砝码对试件加载，先将荷载保持稳定在1Ma，间隔5天，依次增加1Ma， 一直增加到8Mpa.在此过程中，一直采用位移千分表监测试件的变形进行记录。最终获取 试验的荷载位移曲线如图3所示和时间位移曲线如图4所示。
例2 :单级荷载下不同腐蚀溶液的岩石流变效应对比 以下是一种岩样在固定的荷载15MPa(单级荷载)下分别在8%的盐酸和8%的硫 酸作用下，随着时间的对位移变形进行记录，最终获取如图5所示曲线。通过图5的曲线 可分析出在恒定的荷载下，岩石在硫酸的作用下，随着时间的变形效应明显；而在盐酸作用 下，随着时间的变形效应不明显。 通过由实例1和实例2表明，该装置可以有效地对腐蚀效应引起的岩石流变进行 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种腐蚀环境下岩石单轴压缩测试装置，其特征包括导向立柱(1)、堆重砝码(2)、十字压板(3)、耐腐蚀容器(4)和位移千分表(7)；试验时将试件(9)放置在耐腐蚀容器(4)中，其上部依次放置压块和十字压板(3)；所述过十字压板(3)通过导向立柱(1)进行定位，使其只能沿着竖直方向运动；所述堆重砝码(2)放置在十字压板(3)上，用来提供多级加载的力；所述位移千分表(7)同十字压板(3)相连接，用与记录十字压板(3)的位移量。
2. 根据权利要求1所述的腐蚀环境下岩石单轴压縮测试装置，其特征在于所述十字压 板(3)的四个分板上开有同导向立柱(1)的横截面相对应的通孔；使用时将导向导向立柱 (1)固定在耐腐蚀容器(4)的周围，通过所述通孔将十字压板(3)活动连接在导向立柱(1) 上。
3. 根据权利要求1所述的腐蚀环境下岩石单轴压縮测试装置，其特征在于在测试装置 的下边设有底座(8)，用于承载耐腐蚀容器(4)和导向立柱(l)，所述底座(8)设有4个支 腿，其中一个支腿带有高度调节螺栓来进行底座的调平。
4. 根据权利要求1所述的腐蚀环境下岩石单轴压縮测试装置，其特征在于所述压块分 为上压块(5)和下压块(6)，其中下压块(6)为白钢材料；所述上压块(5)和下压块(6)固 定为一体呈工字形。
5. 根据权利要求l所述的腐蚀环境下岩石单轴压縮测试装置，其特征在于在试件(9) 和耐腐蚀容器(4)之间设有垫板(10)。
全文摘要
本发明公开了一种腐蚀环境下岩石单轴压缩测试装置，其特征包括导向立柱、堆重砝码、十字压板、耐腐蚀容器和位移千分表；试验时将试件放置在耐腐蚀容器中，其上部依次放置压块和十字压板；所述过十字压板通过导向立柱进行定位，使其只能沿着竖直方向运动；所述堆重砝码放置在十字压板上，用来提供多级加载的力；所述位移千分表同十字压板相连接，用与记录十字压板的位移量。该测试装置具有结构简单、操作方便和便于生产等特点，而且成本低廉适于在腐蚀环境下岩石单轴压缩测试中广泛推广。
文档编号G01B5/30GK101762229SQ200910220698
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者姜谙男 申请人:大连海事大学