專利名稱：一種巖土細觀力學試驗的三軸可調顯微觀測系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于巖土工程試驗儀器領域，特別涉及在巖土細觀力學試 驗中的三軸可調顯微觀測系統。
背景技術：
巖土遇水軟化現象普遍存在于國內外諸多重大工程中，是造成邊 坡、基坑、隧道等產生變形破壞或安全隱患的關鍵之所在。具體來說, 由于水一力對巖土的耦合作用使得巖土體內部礦物顆粒連接被削弱， 加上巖土體中粘土礦物膨脹的不均勻性，共同導致了巖土體內部與表
面微裂紋的產生，；隨著水與巖土體相互作用的加劇，巖土體中微裂 紋不斷擴展、匯合，巖土體宏觀強度也在不斷降低，最終由于宏觀裂 隙的貫通導致軟巖的破壞。
由此可見，巖土體表面微裂紋的產生、擴展及連通的過程也正對 應著巖土體軟化的過程，所以，可以通過開展巖土軟化細觀力學試驗， 來全程跟蹤水一巖相互作用下巖土表面裂隙和裂紋的產生和發展，最 終揭示巖土內部損傷的演化規律。目前，研究巖土體的細觀力學試驗 儀器中壓力室以立式為主，這就要求光學顯微觀測系統顯微鏡鏡頭軸 向應處于水平方向。因此，設計一套顯微鏡鏡頭軸向處于水平方向的 簡單，高效并易于操作的三軸可調顯微觀測系統成為開展巖土軟化細 觀力學試驗的必然要求，具有十分重要的科學意義與廣闊的應用前景。
但是目前顯微鏡主要用于垂向觀察，現有一般顯微鏡支架也以滿
足垂向觀察要求為主；特制的為觀察大型樣品的顯微鏡萬能支架有的
也只用于垂向觀察，個別可進行一定角度的調節，但是對于滿足水平向觀察并方便的進行三軸細調的顯微鏡支架當前并沒有很好的解決方案。本發明就是以滿足顯微鏡三軸細調為目的。
發明內容
本發明的目的在于針對現有的巖石三軸和土三軸加載系統，提供一種能在水與巖土體耦合作用過程中進行細觀觀察的三軸可調顯微觀測系統。
為達到本發明的目的，采用的技術方案如下
基于巖石三軸和土三軸加載系統的三軸可調顯微觀測系統，包括一臺顯微鏡， 一套顯微鏡所用的萬能支架。
與顯微鏡配套的萬能支架由以下幾部分組成
1. 支座
支架的底座為鑄鐵塊，其自身質量保證顯微鏡安放到支架上之后能夠穩定的工作。
2. 豎向位移調節系統
豎向調節系統由兩部分組成， 一為粗調系統，由豎向支桿和豎向移動固定環組成，使用時，將豎向移動固定環固定到需要的位置，上面放上豎向橫向連接器，即可以使顯微鏡放到我們想要安放的大體豎向高度；另一部分為細調系統，由相互嵌合的兩塊鑄鐵塊組成，其中一塊鑄鐵塊上的螺紋與另一塊鑄鐵塊上旋鈕上的螺紋相互符合，當旋轉旋鈕時，可移動的鑄鐵塊即可沿固定的鑄鐵塊表面上下移動。
3. 橫向位移調節系統
橫調節系統也由兩部分組成， 一為粗調系統，由豎向橫向連接器和橫向支桿組成，豎向橫向連接器中的橫向孔內有一圈小鋼珠，這樣
橫向支桿可以手動靈活的橫向移動；另一部分為細調系統，由固定橫桿和套在固定橫桿上的移動塊體組成，當移動塊體上的旋鈕旋轉時，移動塊體可沿著固定橫桿的軸向移動；固定橫桿與豎向位移細調系統
中的移動鑄鐵塊固定在一起。
4. 顯微鏡鏡頭軸向調焦系統
顯微鏡鏡頭軸向調焦系統的支撐桿固定在橫向位移細調系統的移動塊體上，顯微鏡本身的調節系統套在支撐桿上，當顯微鏡本身的調焦旋鈕旋轉時，顯微鏡可以沿著顯微鏡鏡頭軸向移動。
由于豎向調節系統，橫向調節系統，顯微鏡鏡頭軸向調焦系統的調節方向互為90度角，所以本支持系統可以實現顯微鏡觀察的三軸可調。
本發明在巖土軟化細觀力學試驗中的應用
1. 根據巖石三軸或土三軸加載系統的位置及壓力室內巖樣的高度，初步安裝好三軸可調顯微觀測系統。
2、 啟動巖石三軸或土三軸加載系統，巖土試件開始受到水-力共同作用，調節橫向位移粗調系統，豎向位移粗調系統和顯微鏡鏡頭軸向調焦系統，對試上表面各部分進行顯微放大監測，找到要觀察的巖土表面裂紋。
3、根據巖土表面裂紋的發展，調節橫向位移細調系統旋鈕和豎向位移細調系統旋鈕，跟蹤裂紋的發展。本發明的優點為
1) 能夠實現顯微鏡觀察的三軸可調，為巖土軟化細觀力學試驗提供了有效的裂紋觀察工具。
2) 操作簡單，方便，易于掌握。
3) 結構簡單，可靠，便于維護。
圖1是本發明的組成部分示意圖。
其中—支座，[2]——豎向支桿 —一豎向移動固定環[4]——豎向移動固定環橫向固定旋鈕 ——豎向橫向連接器[6]——橫向連接桿系固定塊 ——橫向支桿[8]——豎向移動固定環固定旋鈕_一豎向微調調節旋鈕[10]——豎向細調鑄鐵塊(橫向連接系
固定塊)-——豎向細調鑄鐵塊[12]——橫向微調固定橫桿-——橫向微調調節旋鈕[14]——橫向微調系統移動塊體——鏡頭軸向微調支撐桿[16]——鏡頭軸向微調調節旋鈕[17]——顯微鏡軸向細調移動塊[18]——顯微鏡圖2是具體實施方式
流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的使用方式。儀器安裝使用步驟如下
1、 根據巖土三軸加載系統的位置，擺放好支座[l]，將豎向支桿[2]固定在支座[1]上。
2、 根據巖土三軸加載系統壓力室內巖樣或土樣的高度，確定豎
向移動固定環[3]的高度，豎向移動固定環固定旋鈕[8]。
3、 安放好豎向橫向連接器[5]，橫向支桿[7]，橫向連接桿系固定塊[6][10]，豎向位移細調系統[10][11][9]，橫向位移細調系統[12] [14] [13]和鏡頭軸向微調支撐桿[15]。
4、 將顯微鏡[18][17][16]與支撐桿[15]連接好。
5、 調節橫向位移粗調系統，豎向位移粗調系統和顯微鏡鏡頭軸向調焦系統，找到要觀察的巖土表面裂紋。
6、 根據巖土體表面裂紋的發展，調節橫向微調調節旋鈕[13]和豎向微調調節旋鈕[9]，跟蹤裂紋的發展。
權利要求
1、一種巖土細觀力學試驗的三軸可調顯微觀測系統，其特征在于可在巖土軟化過程中，全程動態跟蹤巖土表面裂隙和裂紋的產生和發展，最終揭示巖土內部損傷的演化規律。
2、 根據權利要求1所述的三軸可調顯微觀測系統，其特征在于 由顯微鏡和萬能支架組成，所述萬能支架能夠使顯微鏡鏡頭軸線處于 水平面上時實現三軸可調。
3、 根據權利要求2所述的萬能支架，其特征在于由支座，豎向 支桿，豎向移動固定環，豎向橫向連接器，橫向連接桿系，豎向微調 系統，橫向微調系統，鏡頭軸向微調系統。
4、 根據權利要求3所述的橫向連接桿系，其特征在于由2個橫 向支桿，兩個橫向連接桿系固定塊組成，其中一個橫向連接桿系固定 塊同時作為豎向細調鑄鐵塊使用。橫向連接桿系安置在豎向橫向連接 器上，并與豎向微調系統相連。
5、 根據權利要求3和4所述的豎向微調系統，其特征在于由相 互嵌合的兩塊豎向細調鑄鐵塊， 一個豎向微調調節旋鈕組成，其中一 個豎向細調鑄鐵塊同時作為橫向連接桿系固定塊使用。豎向微調系統 安置在橫向連接桿系上，并與橫向微調系統相連。
6、 根據權利要求3和5所述的橫向微調系統，其特征在于由橫 向微調固定橫桿，橫向微調系統移動塊體，和橫向微調調節旋鈕組成。 橫向微調系統安置在豎向微調系統上，并與鏡頭軸向微調系統相連。
7、 根據權利要求3和6所述的鏡頭軸向微調系統，其特征在于由鏡頭軸向微調支撐桿顯微鏡軸向細調移動塊和鏡頭軸向微調調節 旋鈕組成。鏡頭軸向微調系統安置在橫向微調系統上，并與顯微鏡相 連。
全文摘要
本發明公開了一種巖土軟化細觀力學試驗的三軸可調顯微觀測系統，該裝置由顯微鏡和萬能支架組成，其中萬能支架包括支座，豎向支桿，豎向移動固定環，豎向橫向連接器，橫向連接桿系，豎向微調系統，橫向微調系統，鏡頭軸向微調系統。其特征在于可在巖土軟化過程中，全程動態跟蹤巖土表面裂隙和裂紋的產生和發展，最終揭示巖土內部損傷的演化規律。主要優點是能夠實現顯微鏡觀察的三軸可調，為巖土軟化細觀力學試驗提供了有效的裂紋觀察工具，并且操作簡單、方便，易于掌握。
文檔編號G01N33/24GK101464450SQ20091003662
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月13日 優先權日2009年1月13日
發明者動 劉, 周翠英, 磊 張, 朱鳳賢, 煒 黃 申請人:中山大學