[发明专利]便携式岩石转动摩擦试验装置及其试验方法

说明书

一种便携式岩石转动摩擦试验装置及其试验方法，钢板底座锚固在试验岩壁上，机箱顶板和底板经滑块与钢板底座上的两根卡槽形成滑动配合，内置机箱通过其顶板和底板上的滑槽与机箱顶板和底板内壁的两排滑槽滚珠形成滑动配合，电机安装在内置机箱内，电机轴与减速器连接，转速传感器、扭矩传感器设置在减速器输出轴上，减速器输出轴外端穿过轴承后与岩石夹具连接，轴承安装在内置机箱的前侧立板上，旋拧活塞与设置在机箱后侧立板上的圆筒螺旋连接，旋拧活塞经承接装置与电磁铁连接，圆筒内由从后向前依次活动设置有电磁铁、永久磁铁以及应力传感器，应力传感器顶靠在内置机箱后侧立板上。本装置可应用于现场原位测试，具有制样简单、测试方便等特点。

技术领域

本发明涉及岩石摩擦试验技术领域，具体涉及一种便携式岩石转动摩擦试验装置及其试验方法。

背景技术

高速岩质滑坡是一种突发性地质灾害，常常具有体积大、速度快、滑程远和破坏强的特点。由于高速岩质滑坡滑体运动过程的复杂性，很难监测获取转动面摩擦力等物理力学数据。这使得物理模型试验被广泛应用于高速远程滑坡的运动机理研究中。

目前，现有的模拟岩石摩擦的试验机存在一些不足。

其一，现有的模拟岩石摩擦的试验机多为室内试验装置，体型较为笨重，无法应用于现场测试，且针对一些特殊的高寒地区的高速滑坡，即使采用低温模拟试验也达不到现场测试的效果。

其二，现有的试验装置加载方式多为简单的弹簧加载以及液压加载装置，试验过程种通常需要手动进行加载，使得试验过程中难以精确控制试验加载力的大小。而且液压加载装置结构相对复杂，适用范围多限于室内试验。

其三，现有的试验装置对岩石摩擦试件的样品形状及规格要求十分严格，往往需要精良的岩石加工工艺，增加了试验经费。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术上的不足而提供一种能够应用于现场原位测试、具有制样工序简单、能够测试岩石摩擦界面在不同法向载荷、不同摩擦速度下的动摩擦系数的变化的便携式岩石转动摩擦试验装置。

本发明的目的是这样实现的：一种便携式岩石转动摩擦试验装置，长方体形的机箱由左、右侧立板，顶板，底板以及后侧立板围合组成；矩形框状的钢板底座采用膨胀螺栓锚固在试验岩壁上，钢板底座的两个长边框上上下对称地开有两排螺孔，该两个长边框上位于两排螺孔内侧分别焊接有一个矩形卡槽，机箱的顶板和底板的前端上固定的两排矩形滑块分别活动置于两个矩形卡槽内并与之形成滑动配合，机箱的顶板和底板二者前端外表面上分别焊接有两个耳板，每个耳板上开有采用长螺栓将机箱在钢板底座的上下两排螺孔上进行固定的外伸螺孔；隔磁材料的机箱的顶板和底板的内表面上分别设置有一排滑槽滚珠，内置机箱的顶板和底板上分别安装固定有用作与滑槽滚珠形成滑动配合的滑槽，电机安装在内置机箱内，电机主轴与减速器连接，减速器输出轴经轴承连接位于内置机箱外的岩石夹具，轴承安装固定在内置机箱的前侧立板上，岩石夹具前端面上有一供圆柱状岩芯作为动摩擦试件插入的盲孔，岩石夹具前部外周上均布有供锁紧螺钉旋入来固定动摩擦试件的多个螺孔，岩石夹具后端面上有一供减速器输出轴插入的盲孔，岩石夹具后部上开有一个供插销插入的贯通孔，减速器输出轴前部沿垂直于其轴线方向开有一个供插销穿过将其与岩石夹具相固定的通孔；扭矩传感器和转速传感器均设置在位于内置机箱内的减速器输出轴上；机箱的后侧立板上固定有一个隔磁材料的圆筒，旋拧活塞与该圆筒的内螺纹形成螺旋配合，旋拧杆固定在旋拧活塞上，应力传感器、永久磁铁以及通电后产生与永久磁铁相互排斥电磁力的电磁铁从前向后顺次活动地设置在该圆筒内，旋拧活塞前端面经承接装置与电磁铁后端面连接，该承接装置为：半球形壳体固定在电磁铁后端面上，圆球上的短轴伸出该半球形壳体后固定在旋拧活塞上；应力传感器前端面顶靠在内置机箱的后侧立板上。

所述电机主轴通过插销还能与岩石取芯机头或岩石打磨机头连接；所述两排矩形滑块均为多个相同的矩形滑块；所述动摩擦试件、电机主轴、圆筒以及旋拧杆的中轴线均为同一直线；所述卡槽内装有润滑油。