一種巖石凍融條件下軸壓試驗過程觀測與防護裝置的制作方法

本發明涉及巖石凍融條件下軸壓試驗過程觀測與防護裝置，屬于巖石試驗領域。

背景技術：

寒冷地區工程建設經常遇到巖體工程損傷問題，例如巖質邊坡的凍融剝蝕、滑塌、隧道圍巖的凍脹失穩等，其中，凍融循環效應對巖石損傷擴展的影響是一個不容忽視的問題，嚴重威脅著巖體工程的安全與穩定。因此，研究巖石凍融循環效應對巖石損傷的影響規律、觀測并分析巖石中微裂隙的擴展與變形和巖石的塑性應變和破壞規律具有重要意義。

目前，巖石的凍融試驗主要依據《水利水電工程巖石試驗規程(SL264-2001)》,凍結溫度為-20±2℃。由于巖石溫度較低，試驗人員在進行室內試驗時，一方面要進行試驗機操作獲取試驗數據，另一方面需要觀察巖石裂隙的發展與變形破壞現象。但是，在試驗過程中，由于巖石承受較大軸壓極易發生巖石脆性破壞，造成巖石急速飛出傷人事故，嚴重威脅著實驗人員的生命安全。

為了滿足試驗過程安全防護和試件破壞的實時觀察，透明塑料板作為一種試驗防護新材料已逐漸應用在巖石凍融循環試驗研究中。此后，有的研究人員通過鉚釘聯接方式在試驗機兩側安裝滑輪，待試驗開始后將塑料玻璃板滑動到相應位置，保證實驗人員的安全，這種防護措施一方面需要在試驗機上進行鉚釘鉆孔，對試驗機安全性和使用壽命影響較大，另一方面透明塑料板滑移到固定位置后，巖石試件的實時觀測仍然需要人工操作，費時費力；有的研究人員采用膠黏劑將透明塑料板進行粘結，再將整個塑料板作為防護罩應用于試驗過程中進行防護，這種防護措施一方面由于塑料板之間粘結強度較低，巖爆發生時容易導致塑料板破壞，另一方面液壓伺服試驗機空間較小，安裝完后需要重新對位移傳感器進行調試，對巖石凍融試驗產生不利影響；有的研究人員僅僅對試驗安全性進行考慮，利用試驗機上部固定結構采用整張塑料板“掛簾式”或者是“帶輪式”塑料板進行遮擋，既浪費透明塑料板材料，又不能實現巖石破壞實時觀測，造成大量的材料和人力浪費；還有的研究人員采用高精度觀測等精密試驗機儀器進行試驗，但是一般的實驗室很難具備這種條件，嚴重影響試驗及其科研的正常進行。

技術實現要素：

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種巖石凍融條件下軸壓試驗過程觀測與防護裝置，該裝置操作簡單、制作費用較低，具有可視化程度高、防沖擊能力強、組裝簡便、實時觀測等特點，能夠通過高清攝像頭清晰地捕捉記錄軸壓過程中巖石變形和破壞的全過程，防止巖石飛出傷人，具有較高的安全性，能夠滿足現行巖石室內試驗規程規定的技術條件。

技術方案：為實現上述目的，本發明的巖石凍融條件下軸壓試驗過程觀測與防護裝置，包括兩個相對設置的第一結構單元片和兩個相對設置的第二結構單元片，所述第一結構單元片和第二結構單元片均為透明塑料板結構，所述第一結構單元片的兩邊均設有至少兩個軟塑料片，在軟塑料片上設有鉸鏈插孔，相鄰軟塑料片之間設有塑質榫槽，在第一結構單元片下方設有位移傳感器安全通孔，所述第二結構單元片的兩端均設有與塑質榫槽配對使用的塑質榫頭，在第二結構單元片的外表面設有與鉸鏈插孔配對使用的插頭，在第二結構單元片下方設有安全卡槽，在第二結構單元片上設有攝像機觀測承臺。

作為優選，所述位移傳感器安全通孔為矩形孔，不僅方便透明塑料板的切割制作，減少了鉆孔產生的時間和費用上的浪費，而且矩形自由空間較大，位移傳感器能夠方便穿過，進行巖石軸壓試驗數據采集。

作為優選，所述塑質榫頭為“凸”形結構，榫頭突出部分向外移動與第二結構單元片外側在同一平面上，其俯視圖為“兩層階梯狀”結構，塑質榫槽為矩形孔，第二結構單元片同塑質榫槽相吻合，一方面增大塑質榫槽與塑質榫頭之間的摩擦力，增大兩者之間的咬合力，另一方面階梯狀結構，能夠增大塑質榫槽與塑質榫頭之間的受力作用面積，增大兩者之間的嵌鎖力。

作為優選，所述攝像機觀測承臺為長方體無蓋結構，通過膠黏劑進行連接，由于第二結構單元片與長方體的粘結面積較大，滿足承載攝像機要求；觀測承臺長×寬×高＝3cm×2.5cm×2.5cm，能夠承載體積18.75cm³以內的微型攝像機通過透明玻璃板實現巖石變形試驗實時觀測與記錄。

本發明專利采用透明塑料板材料，塑料防護裝置包含第一結構單元片和第二結構單元片均為片狀單元，組裝便捷、操作簡單；通過塑質榫槽和塑質榫頭實現嵌鎖式安全組裝，通過透明塑料墊圈鉸鏈插孔及其插頭“門栓式”固定，實現雙保險組裝鏈接，安全性高、抗沖擊能力強；塑料板底部安全卡槽結構與液壓伺服試驗機板塊結構形成底部穩定嵌鎖結構，保證試驗過程中防護裝置的安全與穩定，實現“三保險”過程試驗；第二結構單元片中部的攝像機觀測承臺能夠承載不同型號、不同尺寸的微型高清攝像機，實現自動、實時、安全、穩定的試驗過程觀測。目前為止，尚未發現與本發明專利相似的安全防護和實時觀測試驗裝置。

有益效果：本發明的巖石凍融條件下軸壓試驗過程觀測與防護裝置，采用高強度透明塑料板材料安全性高，抗沖擊能力強，能夠防止巖石飛出造成傷人事故；可視化程度高，能夠通過高清攝像頭清晰地捕捉記錄巖石軸壓試驗過程中的變形和破壞全過程，保證了在試驗過程中實時觀測與清晰記錄；價格低廉，操作簡單，安裝方便，能夠實現材料循環回收利用；實用性強，本發明專利基于RMT-150B巖石力學試驗系統平臺進行開發研究，具有較強的實用性和可操作性。

附圖說明

圖1為第一結構單元片的結構示意圖。

圖2為第二結構單元片的結構示意圖。

圖3為第一結構單元片和第二結構單元片連接的整體示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

如圖1和圖2所示，本發明的巖石凍融條件下軸壓試驗過程觀測與防護裝置，包括兩個相對設置的第一結構單元片4和兩個相對設置的第二結構單元片5，總共四個第一結構單元片4和第二結構單元片5圍成一個矩形框，這一裝置能夠消除巖石凍融條件下發生破壞急速飛出造成的人員傷害事故，實現巖石軸壓實驗的實時觀測和記錄，所述第一結構單元片4和第二結構單元片5均為透明塑料板結構，所述第一結構單元片4的兩邊均設有三個軟塑料片，自上而下位置分別為距頂部2.5cm、12.5和27cm處，在軟塑料片上設有鉸鏈插孔1，相鄰軟塑料片之間設有塑質榫槽2，自上而下位置分別為距頂部7.5和22cm處，在第一結構單元片4下方設有位移傳感器安全通孔3，所述第二結構單元片5的兩端均設有與塑質榫槽2配對使用的塑質榫頭7，在第二結構單元片5的外表面設有與鉸鏈插孔1配對使用的插頭6，通過插頭6、塑質榫頭7實現門栓式嵌鎖組合連接，在第二結構單元片5下方設有安全卡槽9，安全卡槽9設置在第二結構單元片5底部中心位置，與RMT-150B巖石力學試驗系統平臺相互對應，保證試驗過程中該裝置的穩定性和安全性，在第二結構單元片5上設有攝像機觀測承臺8。

在本發明中，所述位移傳感器安全通孔3為矩形孔，不僅方便透明塑料板的切割制作，減少了鉆孔產生的時間和費用上的浪費，而且矩形自由空間較大，位移傳感器能夠方便的穿過，進行巖石軸壓試驗數據采集。

在本發明中，所述塑質榫頭7為“凸”形結構，榫頭突出部分向外移動與第二結構單元片外側在同一平面上，其俯視圖為“兩層階梯狀”結構，塑質榫槽2為矩形孔，第二結構單元片一方面增大塑質榫槽2與塑質榫頭7之間的摩擦力，增大兩者之間的咬合力，另一方面階梯狀結構，能夠增大塑質榫槽2與塑質榫頭7之間的受力作用面積，增大兩者之間的嵌鎖力。

在本發明中，所述攝像機觀測承臺8為長方體無蓋結構，通過膠黏劑進行連接，由于第二結構單元片5與長方體的粘結面積較大，滿足承載攝像機要求；觀測承臺8長×寬×高＝3cm×2.5cm×2.5cm，能夠承載體積18.75cm³以內的微型攝像機通過透明玻璃板實現巖石變形試驗實時觀測與記錄。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。