[发明专利]一种岩石试样体积变形测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学测试技术领域，特别是涉及一种岩石试样体积变形测量装置及测量方法，具体用于硬岩真三轴试验中的岩石试样体积变形的测量。

背景技术

现阶段，通过硬岩真三轴试验机进行岩石试样体积变形的测量（大主应力及中主应力方向采用刚性加载，小主应力方向采用液压油柔性加载），最常采用的是应变片配合应变式传感器的测量方式，但是采用应变片配合应变式传感器进行测量仍存在以下无法克服的缺点：

1、应变片具有测量局部性，应变片的变形信息只能反映岩石试样局部的变形特征，对于岩石试样整体变形的反应能力差。

2、应变片的变形容易受到温度的影响，导致应变片的变形不准确，进而影响试验结果的准确性。

3、由于应变片是直接紧贴在岩石试样表面的，则应变片的信号传输导线需要穿过密封胶，在高油压下会导致漏油现象，从而影响试验结果的准确性。

4、应变式传感器在使用一段时间后需要进行标定，工作量非常大，由于长期使用还会导致传感器出现变形疲劳，造成传感器的测量精度不高，测量稳定性差，而采用特种材料和工艺制造的传感器，价格极其昂贵，很难推广使用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种受温度影响小、测量精度高、测量稳定性高、成本适中及安装方便的岩石试样体积变形测量装置及测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种岩石试样体积变形测量装置，包括大主应力测量单元、中主应力测量单元及小主应力测量单元；

所述大主应力测量单元包括第一LVDT位移传感器及第一触针，所述第一LVDT位移传感器通过第一传感器支座安装在承压垫块上，第一触针通过第一触针支座安装在承压垫块上，第一触针与第一LVDT位移传感器的第一铁芯相接触；

所述中主应力测量单元包括第二LVDT位移传感器及第二触针，所述第二LVDT位移传感器通过第二传感器支座安装在承压垫块上，第二触针通过第二触针支座安装在承压垫块上，第二触针与第二LVDT位移传感器的第二铁芯相接触；

所述小主应力测量单元包括第三LVDT位移传感器、第一支臂、第二支臂、第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁及第四磁铁，所述第三LVDT位移传感器安装在第一支臂的一端，第一磁铁固装在第一支臂的另一端，所述第二磁铁设置在岩石试样前表面，第一磁铁与第二磁铁相对应；所述第三LVDT位移传感器的第三铁芯与第二支臂的一端相连接，第三磁铁固装在第二支臂的另一端，所述第四磁铁设置在岩石试样后表面，第三磁铁与第四磁铁相对应；

所述大主应力测量单元、中主应力测量单元及小主应力测量单元在小主应力方向上彼此之间留有安全间隙；

所述第一LVDT位移传感器、第二LVDT位移传感器及第三LVDT位移传感器均通过数据传输线与数据采集器相连接，数据采集器与主计算机相连接。

所述第一铁芯和第二铁芯的外端均为圆盘形结构，第一触针和第二触针的触头端均为弧面结构。

所述数据采集器选用DOLI-EDC控制器。

采用所述的岩石试样体积变形测量装置的测量方法，包括如下步骤：

步骤一：通过夹具将岩石试样和四块承压垫块预装配夹紧，对岩石试样涂抹密封胶并安装第二磁铁和第四磁铁，第二磁铁、第四磁铁分别位于岩石试样的前、后表面，且第二磁铁、第四磁铁的中心与岩石试样前、后表面的中心相重合，密封胶表面与第二、第四磁铁外表面齐平；

步骤二：将涂胶完成后的岩石试样送入烘干箱内烘干，将烘干后的岩石试样取出，并在四块承压垫块上分别安装第一传感器支座、第一触针支座、第二传感器支座及第二触针支座；

步骤三：将第三LVDT位移传感器安装到第一支臂上，通过第一磁铁与第二磁铁相吸合，使第一支臂固定在岩石试样前表面上方；通过第三磁铁与第四磁铁相吸合，使第二支臂固定在岩石试样后表面上方，再将第二支臂与第三LVDT位移传感器的第三铁芯相连接；在一个承压垫块上设置限位销，令第一、第二支臂紧靠在限位销上；

步骤四：将第二LVDT位移传感器安装到第二传感器支座上，将第二触针安装到第二触针支座上，令第二触针与第二LVDT位移传感器的第二铁芯相接触；

步骤五：将第一LVDT位移传感器安装到第一传感器支座上，将第一触针安装到第一触针支座上，令第一触针与第一LVDT位移传感器的第一铁芯相接触；