专利名称：一种用于真三轴试验中岩样装配的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩石真三轴试验技术领域，更具体是本实用新型涉及一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，该装置可用于真三轴试验准备阶段的岩样装配。
背景技术：
岩石真三轴试验系统(True triaxial testing system :TTS)能够模拟三轴应力不等条件下岩石的力学特性。相对于常规三轴试验，真三轴试验更能解释自然应力状态下岩石的力学形为。大部分的真三轴试验的岩样为长方体(或者立方体)，有着个六个端部且可以在正交的三个方向上受到大小不同的均勻的荷载。真三轴试验机根据荷载的类型可分为刚性加载式、柔性加载式以及混合加载式，其中以茂木式“两刚一柔”的混合型加载结构为目前主流的岩石真三轴加载形式。在茂木式真三轴试验中，岩样通过烘干的硅胶连接和密封与两对承压垫块封装形成一个不渗油的整体置于油压真三轴压力室中进行加载。然而，由于密封装置的上下两个面均需涂抹硅胶，这样造成操作非常麻烦，且轻微的操作误差可至使承压垫块与试样发生错位使得加载中心偏离，使得试验结果严重失真。
发明内容鉴于现有岩石真三轴试验的试样与承压垫块装配的上述不便，本实用新型的目的是在于提供了一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，该装置结构简单，操作简便，其能非常好的解决因涂抹硅胶造成的试样的装配困难和岩样错位，同时也能够方便进行多块岩样在烘干箱中同时烘干。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，该装置包括环状骨架、锁紧螺栓、盘状垫片、支撑螺杆，其特征在于环状骨架水平向有二对正交的螺孔，每对螺孔中轴线过环状骨架的中心，第一锁紧螺栓、第二锁紧螺栓、第三锁紧螺栓、第四锁紧螺栓分别拧在环状骨架的水平向螺孔中；第一锁紧螺栓、第二锁紧螺栓、第三锁紧螺栓、第四锁紧螺栓的头部分别和第一盘状垫片、第二盘状垫、第三盘状垫、第四盘状垫相接触，第一盘状垫片、第二盘状垫片、第三盘状垫片、第四盘状垫片的另一面直接与第一承压垫块、第二承压垫块、第三承压垫块、第四承压垫块接触；环状骨架的下表面设有三个呈互为120°角的非穿透螺孔，分别用于拧入第一支撑螺杆、第二支撑螺杆和第三支撑螺杆。所述的第一锁紧螺栓、第二锁紧螺栓、第三锁紧螺栓、第四锁紧螺栓的头部设计成半球状。所述的第一盘状垫片、第二盘状垫片、第三盘状垫片、第四盘状垫片的一面中心处设有相同曲率半径的球孔。所述的第一锁紧螺栓、第二锁紧螺栓、第三锁紧螺栓、第四锁紧螺栓和第一盘状垫片、第二盘状垫片、第三盘状垫片、第四盘状垫片接触面为球面。[0010]所述的环状骨架上表面设有三个呈互为120°角的非穿透圆孔。
本实用新型提供一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，该装置包括环形骨架、 两对锁紧螺栓、四只盘状垫片以及三只支撑螺杆，其具体的连接方式如下(1)环形骨架有两对水平的螺口，其中轴正交且均穿过环形骨架中心，并放置两对锁紧螺栓。(2)锁紧螺栓的头部为半球状，且盘状垫片的一侧中心含有曲率半径和锁紧螺栓头部相同的球孔，那么，盘状垫片的有球孔一侧与螺栓以球面接触方式相连，其另一侧则与承压垫块直接接触。(3)环形骨架的下面开有三个互为120°的非穿透螺孔，用来拧入三只支撑螺杆。如上所述的盘状垫块，工作时直接贴于承压垫块上，其没有球孔一侧则设计成齿状，从而增大与承压垫块的摩擦系数。如上所述的锁紧螺栓半球状头部设计和盘状垫片中间的球孔设计，使得在一定倾斜范围内锁紧螺栓仍然和盘状垫片保持面状接触，从而避免点接触造成装置对承压垫块和岩样的夹持作用失效。如上所述的盘状垫片用于较好的传递锁紧螺栓的锁紧力，其直径略小于承压垫块的厚度，方便与锁紧螺栓接触位置的调节。如上所述的环状骨架，其上表面同样开有三个互为120°角的非穿透孔，该孔的直径略大于支撑螺杆的直径，这样可方便几组同样的结构相互叠放，同时放入烘干箱中进行烘干，非常适用于多数内空高大于长和宽的烘干箱。此外，该孔与上述的下表面螺口和水平螺口这三者均相应的错开。所述的环形骨架的上表面开设有三个互为120°角的非穿透圆孔，孔径略大于锁紧螺栓半球状端部直径。可使支撑螺干坐落其中，方便多组均夹有承压垫块和岩样的装置垂直叠加后同时放入烘干箱中烘干。为了适应不同尺寸岩样和承压垫块，环状骨架直径较大，因此，如上所述的锁紧螺栓前段部不设螺纹，避免无效的螺纹所带来冗余的螺栓拧紧操作。本实用新型的有益效果是，本实用新型装置易行，操作简便，其能完好的适应茂木式真三轴“两刚一柔”承压垫块与岩样之间的装配，本实用新型能够大大提高承压垫块与岩样的装配效率，不仅使涂抹和烘干硅胶变的容易，确保整个过程无岩样错位，使真三轴试验结果更加符合实际，同时还可以有效地利用烘干箱内空间，节省多块试样烘干时间。
图1为一种真三轴试验中岩样装配的装置俯视图；图2为一种真三轴试验中岩样装配的装置仰视图；图3为一种真三轴试验中岩样装配的装置前视图；其中环形骨架1 ；锁紧螺栓(第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4，共4个)；盘状垫片(第一盘状垫片3-1、第二盘状垫片3-2、第三盘状垫片3-3、第四盘状垫片3-4，共4个)；支撑螺杆(第一支撑螺杆4-1、第二支撑螺杆4-2、第三支撑螺杆4-3，共3个)；承压垫块(第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4，共4个)；岩石试样6。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，该装置包括环状骨架1、第一锁紧螺栓
2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4，第一盘状垫片3_1、第二盘状垫片3-2、第三盘状垫片3-3、第四盘状垫片3-4以及第一支撑螺杆4-1、第二支撑螺杆4-2、 第三支撑螺杆4-3。根据图1、2、3所示，其连接关系是环状骨架1水平向有二对正交的螺孔，每对螺孔中轴线过环状骨架1的中心，二对第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4分别拧在环状骨架1的水平向螺孔中；第一锁紧螺栓2-1、 第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4的头部分别和四个第一盘状垫片
3-1、第二盘状垫3-2、第三盘状垫3-3、第四盘状垫3-4相接触，起到较好传递锁紧力，同时避免因第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4与第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4直接接触使得第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4被刮花；环状骨架1 的下表面设有三个呈互为120°角的非穿透螺孔，用以拧入第一支撑螺杆4-1、第二支撑螺杆4-2、第三支撑螺杆4-3 ；第一盘状垫片3-1、第二盘状垫片3-2、第三盘状垫片3_3、第四盘状垫片3-4的另一面直接与第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4接触，该面为齿状或相似状以增大接触面的摩擦系数。如图1、2所示，四个第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4拧紧后第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4产生锁紧力，使其和岩样6固定不动，防止在移动和涂抹硅胶时产生错动。如图1、2所示，四个第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4的前段部分无螺纹，可避免较长第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4锁紧螺栓所带来无效的拧入，节省操作时间。如图1、2所示，四个第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2_3、第四锁紧螺栓2-4的头部设计成半球状，且第一盘状垫片3-1、第二盘状垫片3-2、第三盘状垫片3-3、第四盘状垫片3-4的一面中心处设有相同曲率半径的球孔；第一锁紧螺栓2-1、第二锁紧螺栓2-2、第三锁紧螺栓2-3、第四锁紧螺栓2-4和第一盘状垫片3-1、第二盘状垫片 3-2、第三盘状垫片3-3、第四盘状垫片3-4接触面为球面，避免两者中轴不在同一直线造成的点状接触。如图1、2、3所示，三个第一支撑螺杆4-1、第二支撑螺杆4_2、第三支撑螺杆4_3可将整个装置支撑起来，便于岩样6 —面涂抹硅胶后，对其另一面进行涂抹，也方便于将其放入烘干箱中进行烘干。此外，环状骨架1上表面设有三个呈互为120°角的非穿透圆孔，该圆孔直径略大于第一支撑螺杆4-1、第二支撑螺杆4-2、第三支撑螺杆4-3的螺纹外径，可将另外一组装置的第一支撑螺杆4-1、第二支撑螺杆4-2、第三支撑螺杆4-3放入其中，这样可使几个相同的装置垂直叠加固定，方便几组承压垫块(第一承压垫块5-1、第二承压垫块 5-2、第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4)和岩样6同时烘干，充分利用烘干箱的内空并减少多块岩样烘干的时间。本实用新型与岩石或铸铁平台相结合，将第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、 第三承压垫块5-3、第四承压垫块5-4和岩样6置于同一平面后再利用本实用新型的装置进行固定，操作简便，其能完好的适应茂木式真三轴“两刚一柔”的承压垫块与岩样之间的装配。本实用新型能够大大提高第一承压垫块5-1、第二承压垫块5-2、第三承压垫块 5-3、第四承压垫块5-4与岩样6的装配效率，不仅使涂抹和烘干硅胶变的容易，确保整个过程无岩样错位，使真三轴试验结果更加符合实际，同时还可以有效利用烘干箱内空间，节省多块试样烘干时间。
权利要求1.一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，该装置包括环状骨架(1)、锁紧螺栓(2-1、 2-2、2-3、2-4)、盘状垫片(3-1、3-2、3-3、3-4)、支撑螺杆(4-1，4-2，4-3)，其特征在于环状骨架(1)水平向有二对正交的螺孔，每对螺孔中轴线过环状骨架(1)的中心，第一锁紧螺栓 (2-1)、第二锁紧螺栓(2-2)、第三锁紧螺栓(2-3)、第四锁紧螺栓(2-4)分别拧在环状骨架 (1)的水平向螺孔中；第一锁紧螺栓(2-1)、第二锁紧螺栓(2-2)、第三锁紧螺栓(2-3)、第四锁紧螺栓(2-4)的头部分别和第一盘状垫片(3-1)、第二盘状垫(3-2)、第三盘状垫(3-3)、 第四盘状垫(3-4)相接触，第一盘状垫片(3-1)、第二盘状垫片(3-2)、第三盘状垫片(3-3)、 第四盘状垫片(3-4)的另一面直接与第一承压垫块(5-1)、第二承压垫块(5-2)、第三承压垫块(5-3)、第四承压垫块(5-4)接触；环状骨架(1)的下表面设有三个呈互为120°角的非穿透螺孔，分别用于拧入第一支撑螺杆(4-1)、第二支撑螺杆(4-2)和第三支撑螺杆。
2.根据权利要求1所述的一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，其特征在于所述的第一锁紧螺栓(2-1)、第二锁紧螺栓(2-2)、第三锁紧螺栓(2-3)、第四锁紧螺栓(2-4)的头部设计成半球状。
3.根据权利要求1所述的一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，其特征在于所述的第一盘状垫片(3-1)、第二盘状垫片(3-2)、第三盘状垫片(3-3)、第四盘状垫片(3-4)的一面中心处设有相同曲率半径的球孔。
4.根据权利要求1所述的一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，其特征在于所述的第一锁紧螺栓(2-1)、第二锁紧螺栓(2-2)、第三锁紧螺栓(2-3)、第四锁紧螺栓(2-4)和第一盘状垫片(3-1)、第二盘状垫片(3-2)、第三盘状垫片(3-3)、第四盘状垫片(3-4)接触面为球面。
5.根据权利要求1所述的一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，其特征在于所述的环状骨架(1)上表面设有三个呈互为120°角的非穿透圆孔。
专利摘要本实用新型公开了一种用于真三轴试验中岩样装配的装置，包括环状骨架、锁紧螺栓、盘状垫片、支撑螺杆，环状骨架水平向有二对正交的螺孔，每对螺孔中轴线过环状骨架的中心，锁紧螺栓分别拧在环状骨架的水平向螺孔中；锁紧螺栓的端部和盘状垫片相接触，盘状垫片的另一面直接与承压垫块接触。锁紧螺栓的头部设计成半球状，盘状垫片的一面中心处设有相同曲率半径的球孔。锁紧螺栓和盘状垫片接触面为球面。环状骨架的下表面设有三个呈互为120°角的非穿透螺孔，用以拧入支撑螺杆。环状骨架上表面设有三个呈互为120°角的非穿透圆孔。结构简单，操作简便，解决因涂抹硅胶造成的试样的装配困难，避免岩样错位，并能够方便进行多块岩样在烘干箱中同时烘干。
文档编号G01N1/36GK202110092SQ201120117749
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者冯夏庭, 李小春, 白冰, 石露 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所