本實用新型涉及一種巖石力學試驗裝樣裝置，具體地說，涉及一種柱狀試樣常規(guī)三軸試驗提高側向應變量測靈敏度和精準度的裝置。

背景技術：

目前，在巖石常規(guī)三軸試驗中，一般采用向加壓室內(nèi)充油的方式實現(xiàn)圍壓的加載，為防止柱狀巖石試樣浸油影響試驗結果，須用橡膠套管將試樣與油隔離。巖石又具有一定的脆性，最終剪切破壞或劈裂瞬間環(huán)向會突然有較大膨脹變形，需具有一定強度的橡膠套管保護。在現(xiàn)有的密封試樣方法中一般采用一根2~3mm厚橡膠套管直接包裹試樣，多數(shù)采用的局部環(huán)向應變儀包括：應變片式、鏈式、鋼絲繩傳動式局部環(huán)向應變儀，安裝固定在套管外側，試樣中部位置，一方面，因為橡膠套管自身具有一定厚度，且具有較高的彈性模量，厚度相對于標準巖石試樣的直徑不可忽略，巖石試樣在膨脹過程中，會先引起橡膠套管的變形，多數(shù)局部環(huán)向應變儀在試樣進入彈性區(qū)膨脹一段時間后甚至進入屈服階段有大變形時才能感應到，輸出的數(shù)據(jù)缺少彈性區(qū)的應變值，大大降低了局部環(huán)向應變儀的測量靈敏度，并且測得的數(shù)據(jù)需考慮排除套管的變形影響，降低了測量值的準確度；巖石試樣自身在加工過程中不能保證完全符合標準要求，直徑偏小的情況下，試樣在側向膨脹一定程度才可與套管內(nèi)壁接觸，從而局部環(huán)向應變儀感應到變形，同時試樣在壓縮過程中側向變形量很小，橡膠套管的存在降低了測量環(huán)向位移的靈敏度與精準度，給試驗計算巖石試樣的泊松比、體積應變帶來了難度。同時，局部環(huán)向應變儀需固定在試樣中部，一般技術中將試樣整體套入厚橡膠套管中，在套管外側找到試樣中部存在一定的困難，試驗結束將側向膨脹的試樣從套管中整體取出摩擦阻力大，費時費力，并且不能保證取出的破壞后的試樣形態(tài)完整性。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種巖石常規(guī)三軸試驗裝樣裝置，提高環(huán)向應變儀測量的靈敏度和精準度，解決裝樣局部環(huán)向應變儀定位問題以及拆樣問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種巖石常規(guī)三軸試驗裝樣裝置，其特征是，包括橡膠套管、比橡膠套管薄的乳膠套、膠帶、局部環(huán)向應變儀，所述膠帶包括第一密封膠帶、第二密封膠帶、第一保護膠帶和第二保護膠帶，在柱形巖石試樣中部纏有所述第一保護膠帶，巖石試樣兩端分別設有橡膠套管，兩橡膠套管之間的空隙作為巖石試樣的凹槽，所述凹槽與橡膠套管接縫處用所述第一密封膠帶密封，并將橡膠套管與試樣相對位置固定；所述凹槽設有乳膠套，所述乳膠套兩端分別套在兩個所述橡膠套管上，并通過所述第二密封膠帶密封開口，所述乳膠套中部外側還設有第二保護膠帶，所述局部環(huán)向應變儀安裝在第二保護膠帶上。

進一步地，所述橡膠套管采用巖石常規(guī)三軸試驗選用的厚橡膠套管，厚度為乳膠套厚度的9~12倍，乳膠套滿足在其彈性范圍內(nèi)可套在橡膠套管的外側，可與橡膠套管和巖石試樣側面貼合。

進一步地，所述局部環(huán)向應變儀可采用應變片式、鏈式或鋼絲繩傳動式形式的應變儀。

進一步地，所述橡膠套管內(nèi)徑滿足巖石試樣可放入管內(nèi)，且可將巖石試樣兩端與圍壓室內(nèi)壓頭固定，巖石試樣在套管內(nèi)無側向位移。

進一步地，所述膠帶采用電工膠帶。

進一步地，所述第一保護膠帶只纏一圈，寬度大于所述凹槽的寬度。

進一步地，所述第二保護膠帶只纏一圈，寬度大于所述局部環(huán)向應變儀的金屬邊框的寬度。

進一步地，所述乳膠套在凹槽上下邊緣分別預留一段褶皺，兩端部用第二密封膠帶密封在橡膠套管的側面，第二密封膠帶一半寬度搭在乳膠套上，一半寬度搭在橡膠套管上，多圈密封，膠帶邊緣不超出試樣端面。

進一步地，還包括壓頭和載物臺，所述壓頭套在所述橡膠套筒的上端，并用鐵箍固定，所述載物臺通過鐵箍固定住所述橡膠套管的下端。

進一步地，所述柱形巖石試樣上下端面分別與壓頭、載物臺端面貼合，盡量排出整體套管內(nèi)部的空氣后用鐵箍固定。

本實用新型所達到的有益效果：

1）巖石試樣中部使用比橡膠套管薄的乳膠套替代橡膠套管，在環(huán)向應變儀與巖石試樣之間只有一層乳膠套加兩層電工膠帶的厚度，其變形相對于試樣膨脹側面變形可忽略不計，除去了橡膠套管的壓縮變形對環(huán)向位移測量帶來的大誤差，同時提高了環(huán)向應變儀感應到試樣側向膨脹的靈敏度。

2）本實用新型可根據(jù)凹槽位置更方便地確定試樣的中部位置，利于局部環(huán)向應變儀的安裝。

3）在卸樣過程中兩個橡膠套管可分別從兩端輕松取下，避免了由于試樣中部側向膨脹大變形卡在橡膠套管中難以取出的問題。

4）本實用新型采用的膠帶密封性好，防浸油，膠帶可拉伸變形大，耐磨性好，抗刺破效果好。

5）本實用新型在試樣中部采用乳膠套代替橡膠套管，結合使用膠帶、局部環(huán)向應變儀，不僅保證了試樣在試驗過程中與液壓油隔離，同時大大提高了環(huán)向變形的測量精度。

6）本實用新型對試樣尺寸的要求低，以標準值50mm試樣為例，在加工過程中直徑一般會與標準值有0-2mm的偏差，直徑小于50mm的試樣在采用整體橡膠套管的試驗過程中側向變形測量誤差過大導致數(shù)據(jù)無法使用，本實用新型有效解決了此問題，對于直徑偏小的試樣采用本方法裝樣可準確測得側向變形。

7）本實用新型側向變形測量靈敏度高、所選用的橡膠套、乳膠套、電工膠帶等材料成本低、操作方便、安全可靠。

附圖說明

圖1是本實用新型的裝樣結構示意圖。

圖中的1是橡膠套管，2是乳膠套，3是第二密封膠帶，4是第二保護膠帶，5是局部環(huán)向應變儀，5a是鋼絲，5b是金屬邊框，6是鐵箍，7是壓頭，8是載物臺。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，以紅砂巖常規(guī)三軸試驗作為實施例，選用Φ50×100的標準試樣進行試驗，選用鋼絲繩傳動式局部環(huán)向應變儀，其金屬邊框?qū)挾?6mm，選用寬18mm的厚0.1mm電工膠帶作為密封膠帶和保護膠帶，效果好，成本低，選用寬18mm的電工膠帶在試樣中部單層纏繞，使得試樣中部18mm寬環(huán)面有單層電工膠帶覆蓋，將兩個長70mm，內(nèi)徑50mm厚度3mm的橡膠套管從試樣兩端套入，在試樣中部預留18mm的凹槽，接縫處用電工膠帶密封，注意膠帶不纏到中部，不要影響鋼絲繩放置處的厚度。兩厚橡膠套管的外端面高出試樣端面的寬度大于鐵箍的寬度，在凹槽處套上長60mm，內(nèi)徑50mm厚度0.35mm的乳膠套。

一種新型巖石常規(guī)三軸試驗裝樣裝置，本裝置主要利用兩個相同長度的橡膠套管1、乳膠套2、膠帶、局部環(huán)向應變儀5組合包裝柱形巖石試樣；所示膠帶采用電工膠帶，包括第一密封膠帶、第二密封膠帶3、第一保護膠帶和第二保護膠帶4。裝樣預先在巖石試樣中部纏繞一層第一保護膠帶，一方面，第一保護膠帶設置在中部可作為位置標記，為后面預留凹槽以及安裝局部環(huán)向應變儀定位，另一方面，選用的膠帶厚度小，可拉伸變形大，在試樣膨脹過程中厚度改變量相對試樣變形可忽略不計，且耐磨性好，抗刺破效果好，可有效防止外部的乳膠套被裂縫邊緣刺破。巖石試樣兩端分別套入橡膠套管1，橡膠套管起到了防油以及在試驗中保持試樣軸心與載物臺8、壓頭7軸心重合，防止偏心受壓的作用。采用兩個橡膠套管1可在巖石試樣中部預留凹槽，試樣露出部分被一層第一保護膠帶覆蓋，試樣中部與橡膠套管1接縫處用第一密封膠帶密封，可將橡膠套管與試樣相對位置固定，同時防止在試樣加孔壓過程水浸入凹槽漲破乳膠套。在凹槽處套上乳膠套，乳膠套兩端套在橡膠套管上，端部用第二密封膠帶3密封開口，此時整體形成了一個密閉系統(tǒng)，可有效防止試樣浸油。在預留凹槽中部、乳膠套2外側纏繞一圈第二保護膠帶4，局部環(huán)向應變儀安裝在凹槽中部纏繞的第二保護膠帶4上，第二保護膠帶4的耐磨性能好且抗刺破，用于防止環(huán)向應變儀與薄乳膠套直接接觸，在擠壓摩擦中將薄乳膠套破壞進油。

工作過程：裝樣過程，巖石試樣兩端裝入鋼墊片，使得試樣端面受力均勻，將包裝好的試樣整體安裝到加壓室中，先用手拿住下端橡膠套管，套入加壓室的載物臺8上，用鐵箍6固定，再用手拿住上端橡膠套管，套入壓頭，試樣上下端面分別與壓頭7、載物臺8端面貼合，盡量排出整體套管內(nèi)部的空氣，用鐵箍6固定，完成裝樣。卸樣過程，松開鐵箍6，整體脫離載物臺8和壓頭7，從加壓室內(nèi)取出，由外向內(nèi)逐層拆樣，依次拆下局部環(huán)向應變儀、第二密封膠帶，第二保護膠帶、乳膠套，第一密封膠帶，將橡膠套管分別從試樣兩端脫下，最后拆下貼在試樣中部表面的第一保護膠帶，完成拆樣。

所述的橡膠套管的內(nèi)徑滿足巖石試樣可卡入筒內(nèi)，試樣在套管內(nèi)無側向位移。

為了減小試樣側向破壞的裂紋邊緣對薄乳膠套的沖擊，所述的巖石試樣中部預先纏繞的第一保護膠帶只纏一圈，同時起到巖石試樣中部定位的作用，纏繞的寬度大于凹槽的寬度。

為了防止環(huán)向應變儀金屬邊框受壓剪切磨損乳膠套，所述的凹槽內(nèi)乳膠套外纏繞的第二保護膠帶寬度大于環(huán)向應變儀邊框的寬度，使得環(huán)向應變儀壓在膠帶上。為了防止環(huán)向應變儀的鋼絲在收縮拉伸過程中磨損凹槽部的乳膠套，環(huán)向應變儀的鋼絲水平需固定在凹槽中部的一圈第二保護膠帶上。

所述的乳膠套滿足在其彈性范圍內(nèi)可套在橡膠套管的外側，可與橡膠套管和巖石試樣側面貼合。乳膠套在凹槽上下邊緣分別預留一段褶皺，為試樣側向膨脹破壞預留空間，減小對乳膠套的沖擊，防止刺破。

為了防止試驗中油浸入試樣，所述的乳膠套兩端部用第二密封膠帶密封在橡膠套管的側面，膠帶一半寬度搭在乳膠套上，一半寬度搭在橡膠套管上，多圈密封，膠帶邊緣不超出試樣端面。

所述的橡膠套管高出巖石試樣端面的長度大于鐵箍的寬度，方便鐵箍將試樣密封固定在加壓室內(nèi)。

巖石試樣中部使用比橡膠套管薄的0.35mm厚度的乳膠套替代3mm橡膠套管，在環(huán)向應變儀與巖石試樣之間只有一層乳膠套加兩層電工膠帶的厚度：0.35+0.1*2=0.55mm，僅為一般技術中的橡膠套管厚度3mm的18.3%，僅為標準巖石試樣半徑50mm的1.1%，且其變形相對于試樣膨脹側面變形可忽略不計，除去了橡膠套管的壓縮變形對環(huán)向位移測量帶來的大誤差，同時提高了環(huán)向應變儀感應到試樣側向膨脹的靈敏度。

與采用整體厚橡膠套管的常規(guī)三軸試驗相比，本方法中局部環(huán)向應變儀感應到試樣側向膨脹要比采用整體厚橡膠套管的方法提起很多，說明靈敏度很大提高，輸出的彈性部分的直線段很明顯，數(shù)據(jù)的準確性有很大提高。在拆樣過程中，從兩端取下厚橡膠套管可以保持試樣裂紋形態(tài)的完整性，利于試驗結果記錄。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)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，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。