[发明专利]岩石试样边界内变形测量组件、方法及真三轴试验装置

说明书

本发明公开了岩石试样边界内变形测量组件、方法及真三轴试验装置，它解决了现有技术中试验试样测量容易受到边界效应影响的问题，具有测量精度高的有益效果，其方案如下：一种岩石试样边界内变形测量组件，包括设于试样的若干固定支座，固定支座支撑位移传感器以测量多个方向的试样变形量，且在试样表面固定支座内侧还设有用于测定最小主应力方向试样变形量的中心位移传感器，中心位移传感器的设置方向为柔性加载方向，位移传感器的设置方向为刚性加载方向。

技术领域

本发明涉及岩石力学测试领域，特别是涉及岩石试样边界内变形测量组件、方法及真三轴试验装置。

背景技术

真三轴试验是岩土工程学科中的重要研究手段，通过真三轴试验可以模拟地下岩体真实应力环境，获取真三轴应力状态下岩体的力学与物理特性，而试件体积变形是反应岩体力学特性的重要参数。Mogi式岩石真三轴仪(其大主应力与中主应力采用刚性加载，最小主应力采用柔性加载)是目前应用较广的一种真三轴仪，该类型真三轴仪常采用的体积变形测量方法有两种：应变片直接测量与位移传感器间接测量，但这两种测量方式均存在无法克服的缺点。

应变片具有测量局部性的缺点，只能反应岩石局部的变形特性；同时，应变片测量有效性只限于岩体弹性变形阶段，当局部发生塑性变形或开裂时，应变片易从试件表面脱落，使测量点数据失效；应变片测量数据受温度影响较大，温度波动会导致变形数据失真；采用应变片测量变形需提前在试件上粘贴应变片，使得前期准备工作繁琐。

而位移传感器间接测量通常是将位移传感器固定在相对的两块加载压板上，通过测量压板间距离的改变来反应试件变形情况，这种测量方式所测得的数据与试件实际变形相差较大，首先，在加载过程中，随着荷载增大，刚性加载板也被压缩，测量数据中包含了部分刚性压板的变形；并且，在刚性加载板与试件的接触面上存在摩擦力，会对试件靠近边界的区域产生较大的端部摩擦效应，抑制试件边界处的变形。

因此，需要对一种岩石试样边界内变形测量组件进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种岩石试样边界内变形测量组件，可消除边界效应影响，测量精度高，成本适中，实施便捷。

一种岩石试样边界内变形测量组件的具体方案如下：

一种岩石试样边界内变形测量组件，包括设于试样表面的若干固定支座，固定支座支撑位移传感器以测量多个方向的试样变形量，且在试样表面固定支座内侧还设有用于测定最小主应力方向试样变形量的中心位移传感器，中心位移传感器的设置方向为柔性加载方向，位移传感器的设置方向为刚性加载方向。

上述的变形测量组件，通过固定支座支撑位移传感器，可实现刚性加载方向位移变形的直接测量，通过中心位移传感器的设置，可实现柔性加载方向位移变形的直接测量，测量数据更为准确地反映试样的真实变形情况。

进一步地，所述固定支座包括若干第一支撑件，第一支撑件的一侧设置若干第二支撑件，第一支撑件、第二支撑件支撑所述的位移传感器，第一支撑件的设置方向与第二支撑件的设置方向相互垂直；固定支座设置位置远离试样的边界，降低边界效应对测量数据的影响。因试样的四个侧面采用刚性加载板加载刚性荷载，前后两个面采用液压油加载柔性荷载，因此，所述固定支座均固定于试样的柔性加在面。中心位移传感器的测量方向与试样柔性加载面垂直，实现最小主应力方向位移变形测量。

进一步地，所述中心位移传感器与固定支架连接，固定支架设于所述试样的一侧，固定支架距离试样柔性加载面有设定距离；

或者，所述位移传感器、中心位移传感器分别与数据采集器连接，通过控制器储存和记录数据，控制器优选工控机。

进一步地，所述第一支撑件包括两组间隔设定距离设置第一支撑座，两组第一支撑座相互平行设置，第一支撑座与所述的试样固定，通过两组第一支撑座固定所述位移传感器中第一位移传感器以测定最大主应力方向变形测量；