一种室外组合式岩石力学性能分析装置

摘要

一种室外组合式岩石力学性能分析装置，包括底座、中板、顶板、长螺栓、笔记本电脑、顶压伸缩机构、力传感器、压板和位移传感器；所述底座、中板、顶板之间通过两个长螺栓串连；顶压伸缩机构设置于中板与顶板之间，顶压伸缩机构的活塞杆底部与中板顶端可拆卸式连接，至少两个螺母将顶压伸缩机构与顶板夹紧固定在长螺栓上，顶压伸缩机构的顶端与顶板的底端相抵；底座的顶端设有板槽，板槽的槽底设有安装槽，力传感器安装于安装槽内；压板安装于板槽内；位移传感器可拆卸式安装于中板的底端；本发明的装置能在室外进行岩石力学性能测试研究，能组装和拆卸，拆卸后占用空间小、便于打包携带，现场装拆方便。

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学性能分析技术领域，特别涉及一种室外组合式岩石力学性能分析装置。

背景技术

岩石力学性能分析研究是岩石应用于工程及岩石力学理论研究必须开展的测试工作。而现有的岩石力学性能测试研究多将岩石标本采集至实验室进行室内实验分析研究，一则所需时间长，二则难以实现现场岩石力学性能分析。

公告号为CN208636136U的专利申请提出一种便携式岩石力学分析装置，并指出该装置可在现场进行岩石力学性能分析，该装置通过螺纹缸、螺纹杆和转柄的配合不需外部设备提供动力，其结构简单小巧，便于携带。但是，该装置为一体结构，即使便于人工提携，但其占用空间大、不便于打包装纳。

发明内容

针对现有岩石力学分析装置存在占用空间大、不便于打包装纳的问题，本发明的目的在于提出一种室外组合式岩石力学性能分析装置，该装置能在室外进行岩石力学性能测试研究，能组装和拆卸，拆卸后占用空间小、便于打包携带，现场装拆方便。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种室外组合式岩石力学性能分析装置，包括左右两端通过长螺栓41串联的底座1、中板2和顶板3，

在中板2与顶板3之间设置顶压伸缩机构5，所述顶压伸缩机构5为机械式千斤顶且顶压伸缩机构5的活塞杆沿竖向设置；

所述底座1的顶端设有板槽11，板槽11内安装压板7，压板7顶端高于底座1的顶端面，板槽11底部的安装槽内安装力传感器6，压板7的底端与力传感器6接触，且力传感器6与电脑电信号连接；压板7与中板2之间装夹岩石块43；中板2的底端可拆卸式安装有位移传感器8，位移传感器8与电脑电信号连接。

所述底座1、中板2和顶板3均为矩形。

所述底座1的底端插孔处设有便于容纳长螺栓41的螺栓头的台阶孔。

所述顶压伸缩机构5包括壳体51；壳体51左右两端分别设有便于穿插长螺栓41的插孔,通过螺母42将壳体51与顶板3夹紧固定在长螺栓41上，使得壳体51顶端与顶板3的底端相抵；所述壳体51的内部设有安装腔，安装腔内顶部设有第一伞形齿轮52，第一伞形齿轮52的顶部与壳体51之间通过第一转动轴承53转动连接，且通过第一转动轴承53定位第一伞形齿轮52，使第一伞形齿轮52只转动；所述壳体51的侧壁设有开孔，开孔处安装有转动轴54，转动轴54与壳体51之间通过设置第二转动轴承55转动连接，转动轴54的一端与第二伞形齿轮56固定连接，转动轴54的另一端位于壳体51外且连接T型轴杆57，T型轴杆57通过连接孔外接L型手柄58，便于转动第二伞形齿轮56；

所述壳体51的安装腔底部设有开口，开口处安装有向外延伸的引导管59，引导管59与壳体51一体成型；所述引导管59内设有升降套筒510，升降套筒510内螺纹连接有螺纹套管511；所述螺纹套管511内螺纹连接有螺杆512，螺杆512的顶部与第一伞形齿轮52固定连接；所述升降套筒510的底端固定设有连接板513，所述连接板513与中板2的顶端之间可拆卸式连接。

所述壳体51的底端设有两个伸缩杆514，两个伸缩杆514沿升降套筒510对称设置，每个伸缩杆514的顶端均与壳体51固定连接，底端均与连接板513固定连接。

每个所述长螺栓41上壳体51底端和顶板3顶端均分别设有两个螺母42。

所述中板2与底座1之间设有防护罩9，所述防护罩9包括四个侧向挡板91，每个侧向挡板91均为高度可伸缩式，每个侧向挡板91的底部分别与中板2的侧壁铰接。

每个所述侧向挡板91均包括上板911和下板912；上板911的底端两侧均设有翻边913，使上板911的截面呈T型，所述上板911的顶端与中板2的侧壁之间通过设置销轴可拆卸式铰接；所述下板912的截面呈U型，且U型开口向下，所述下板912的顶端设有便于上板911穿过的槽孔，上板911的底端滑动设置于下板912内。

本发明的优点：

1、由于壳体51和第一伞型齿轮52的顶部通过第一转动轴承53转动连接，使得第一伞型齿轮52只转动，不升降，螺杆512和螺纹套管511螺纹连接，通过摇动L型手柄58使得螺纹套管511转动，引导管59与壳体51一体成型，引导管59有内螺纹且与升降套筒510螺纹连接，升降套筒510又与螺纹套管511螺纹连接，驱动螺纹套管511转动后可反向推动升降套筒510向下移动，使得连接板513向中板2施加压力，将岩石块43压坏，因此可实现顶板3、顶压伸缩机构5和中板2之间可室外组装和拆卸的优势，拆卸后占用空间小，拆装简单，方便且易于携带，造价低廉。

2、由于顶压伸缩机构5的独特设计，使得本发明可拆卸为顶板3、中板2、底板1、顶压伸缩机构5和长螺栓41等五大部分，因此便于组装、拆卸和携带，且配有力传感器6和位移传感器8，可外接电脑，可在室外直接测得岩石的各项力学参数，操作简单，测试方便快捷，提高了检测效率，节约了检测和运输成本。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为图1中A-A方向局部结构示意图。

图3为图2中B处局部结构示意图。

图4为图2中C处局部结构示意图。

图中：1-底座，11-板槽，2-中板，3-顶板，41-长螺栓，42-螺母，43-岩石块，5-顶压伸缩机构，51-壳体，52-第一伞形齿轮，53-第一转动轴承，54-转动轴，55-第二转动轴承，56-第二伞形齿轮，57-T型轴杆，58-L型手柄，59-引导管，510-升降套筒，511-螺纹套管，512-螺杆，513-连接板，514-伸缩杆，6-力传感器，7-压板，8-位移传感器，9-防护罩，91-侧向挡板，911-上板，912-下板，913-翻边。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，一种室外组合式岩石力学性能分析装置，包括左右两端通过长螺栓41串联的底座1、中板2和顶板3。

在中板2与顶板3之间设置顶压伸缩机构5，所述顶压伸缩机构5为机械式千斤顶且顶压伸缩机构5的活塞杆沿竖向设置。

所述底座1的顶端设有板槽11，板槽11内安装压板7，压板7顶端高于底座1的顶端面，板槽11底部的安装槽内安装力传感器6，压板7的底端与力传感器6接触，且力传感器6与笔记本电脑电信号连接，具体地，所述安装槽的底部设有延伸至底座1底端的引线孔，并由底座1底端引线孔延伸至底座1侧面的引线槽，该种结构能便于将力传感器6与笔记本电脑进行有线电连接，并确保底座1底端平整；压板7与中板2之间装夹有岩石块43；顶压伸缩机构5运作时活塞杆能向下伸展并能施加挤压力，顶压伸缩机构5的活塞杆能推动中板2下降，以此挤压中板2与压板7之间的岩石块43，压板7将挤压力传递给力传感器6，力传感器6能实时监测挤压岩石块43的应力；具体地，力传感器6可以为荷重传感器、压力传感器6或应变式传感器等，此为可选型和购买安装的现有技术设备，具体型号在此不作限定；

中板2的底端可拆卸式安装有位移传感器8，具体地，可通过螺丝、螺栓可拆卸式安装，位移传感器8与笔记本电脑电信号连接，具体地，位移传感器8为直线位移传感器8或激光位移传感器8，此为可选型和购买安装的现有技术设备，具体型号在此不作限定。

所述底座1、中板2和顶板3均为矩形。

所述底座1的底端插孔处设有便于容纳长螺栓41的螺栓头的台阶孔，确保底座1的底端平整。

如图3所示，所述顶压伸缩机构5包括壳体51；壳体51左右两端分别设有便于穿插长螺栓41的插孔,通过螺母42将壳体51与顶板3夹紧固定在长螺栓41上，使得壳体51顶端与顶板3的底端相抵；具体为：每个所述长螺栓41上均分别设有至少两个螺母42，至少两个所述螺母42分设于顶板3的上下两侧，且至少两个所述螺母42将顶压伸缩机构5的壳体51与顶板3夹紧固定在长螺栓41上，顶压伸缩机构5的壳体51顶端与顶板3的底端相抵；所述壳体51的内部设有安装腔，安装腔内顶部设有第一伞形齿轮52，第一伞形齿轮52的顶部与壳体51之间通过第一转动轴承53转动连接，且通过第一转动轴承53能定位第一伞形齿轮52，使第一伞形齿轮52只转动；所述壳体51的侧壁设有开孔，开孔处安装有转动轴54，转动轴54与壳体51之间通过设置第二转动轴承55转动连接，转动轴54的一端与第二伞形齿轮56固定连接，转动轴54的另一端位于壳体51外且连接T型轴杆57，T型轴杆57的另两端分别设有连接孔，T型轴杆57通过连接孔外接L型手柄58，便于转动第二伞形齿轮56；

所述壳体51的安装腔底部设有开口，开口处安装有向外延伸的引导管59，引导管59与壳体51一体成型；所述引导管59内设有升降套筒510，升降套筒510内设有螺纹套管511，升降套筒510的内壁设有内螺纹，螺纹套管511的外壁设有外螺纹，螺纹套管511与升降套筒510螺纹连接；所述螺纹套管511内设有螺杆512，螺纹套管511的内壁设有内螺纹，螺杆512与螺纹套管511螺纹连接，螺杆512的顶部与第一伞形齿轮52固定连接；通过控制第二伞形齿轮56转动能带动第一伞形齿轮52转动，进而带动螺杆512转动，螺杆512转动能通过螺纹套管511带动升降套筒510升降；所述升降套筒510的底端固定设有连接板513，所述连接板513与中板2的顶端之间通过设置多个螺栓可拆卸式连接；升降套筒510伸出引导管59时，能推动中板2下行，以此挤压岩石块43；

优选的，所述中板2与底座1之间设有防护罩9，能避免岩石块43压碎时有碎屑飞出伤人；所述防护罩9包括四个侧向挡板91，每个侧向挡板91均为高度可伸缩式，每个侧向挡板91的底部分别与中板2的侧壁铰接；该种结构能根据中板2与底座1之间的间距调整侧向挡板91的高度，确保侧向挡板91能遮挡中板2与底座1之间的空间，能翻转侧向挡板91便于取放岩石块43。

优选的，如图4所示，每个所述侧向挡板91均包括上板911和下板912；上板911的底端两侧均设有翻边913，使上板911的截面呈T型，所述上板911的顶端与中板2的侧壁之间通过设置销轴可拆卸式铰接；所述下板912的截面呈U型，且U型开口向下，所述下板912的顶端设有便于上板911穿过的槽孔，上板911的底端滑动设置于下板912内；具体地，安装侧向挡板91时，将上板911从下板912底部的U型开口穿入，上板911的顶端穿出下板912顶端的槽孔并与中板2的侧壁之间通过销轴铰接，上板911底端的翻边913能悬挂下板912，避免上板911与下板912之间分离，根据中板2与底座1之间的间距，下板912能自适应调节。

作为优选的，所述壳体51的底端设有两个伸缩杆514，两个伸缩杆514沿升降套筒510对称设置，每个伸缩杆514的顶端均与壳体51固定连接、底端均与连接板513固定连接，具体地，可焊接固定；该种结构能提高升降套筒510推拉中板2的稳定性。

作为优选的，每个所述长螺栓41上壳体51底端和顶板3顶端均分别设有两个螺母42，该种结构能提高稳固性。

本发明工作原理：

利用该装置在室外现场进行岩石力学性能测试研究时，将各个配件进行组装，将岩石装夹在中板2与底座1上压板7之间；通过调节螺母42在长螺栓41上的位置，进而调节中板2与底座1之间的间距，使岩石块43能初步夹持在中板2与底座1之间，能适应不同尺寸的岩石块43；通过控制顶压伸缩机构5驱动中板2下行挤压岩石块43，力传感器6和位移传感器8实时监测压力数据和位移数据并传送至笔记本电脑，利用笔记本电脑上的程序进行计算分析，并最终能在笔记本电脑的显示器上显示处岩石力学特性曲线，供研究人员分析研究；具体地，通过L型手柄58转动第二伞形齿轮56，第二伞形齿轮56带动第一伞形齿轮52转动，进而带动螺杆512转动，螺杆512转动能通过螺纹套管511带动升降套筒510升降；升降套筒510伸出引导管59时，能推动中板2下行，以此挤压岩石块43。该装置能在室外进行岩石力学性能测试研究，能组装和拆卸，拆卸后占用空间小、便于打包携带，现场装拆方便。