【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石试验，具体的，涉及一种岩石真三轴原位多场加载试验装置及系统。
技术介绍
1、目前，岩石试验装置是专门用于对岩石进行各种基本特性测定的设备，能够模拟不同的工程条件和环境，以便对岩石的物理力学性质进行深入研究。
2、现有岩石试验装置在岩石力学特性研究中发挥着重要作用，然而，其在实际应用过程中仍存在诸多不足，首先，传统装置在岩石夹持与加载方面往往依赖手动操作或单一的机械结构，难以实现精准控制，导致试验过程中的误差较大，重复性和准确性有待提高。这不仅增加了人力成本，还限制了试验的高效顺畅进行，影响了科研人员对岩石力学特性的深入研究。其次，现有装置在数据处理与分析方面也存在明显短板。许多设备缺乏先进的预处理技术，如滤波去噪、图像增强等，导致扫描数据准确性不足，可靠性欠佳。同时，数据分析功能相对单一，难以提供全面、深入的岩石力学特性研究支持，如应力－应变关系分析、破坏模式识别等，这限制了科研人员对岩石力学特性的全面理解和准确把握。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种岩石真三轴原位多场加载试验装置及系统，解决了相关技术中的试验效果不佳问题。
2、本专利技术的技术方案如下：一种岩石真三轴原位多场加载试验装置及系统，包括底座、固定机构以及试验装置，所述固定机构安装在所述底座的顶部，所述试验装置安装在所述固定机构的内部；
3、所述试验装置包括四个开合门、两个抬升杆、若干个温度控制器、若干个移动气缸，所述固定机构的内部通过销轴转动安装有四个圆周均布
4、所述固定机构的内部安装有若干个圆周均布的温度控制器，所述固定机构的内部安装有若干个圆周均布的移动气缸，所述移动气缸的输出端安装有移动轴，所述移动轴的一端安装有扫描仪。
5、作为本专利技术的一种优选方案，所述压力板的内部安装有转动电机，所述转动电机的输出端安装有主动伞齿轮，所述压力板的内部转动安装有四个圆周均布的传动丝杆，所述传动丝杆的一端安装有随动伞齿轮，四个所述随动伞齿轮均与所述主动伞齿轮相啮合，所述压力板的底部固定连接有八个圆周均布的限位杆，所述传动丝杆与两个所述限位杆的外周面上共同活动套设有滑动板。
6、作为本专利技术的一种优选方案，所述滑动板的底部固定连接有连接框，所述连接框的内部滑动装配有夹持板，所述夹持板与所述连接框上共同连接有连接弹簧，所述连接弹簧的两端均安装有阻尼器。
7、作为本专利技术的一种优选方案，所述固定机构包括四个侧连接杆、控制线缆和外接线缆，四个所述侧连接杆对称布置的设置在所述底座的顶部，所述控制线缆和所述外接线缆安装在所述底座的内部，所述控制线缆和所述外接线缆与设备内部的电气设备电性连接，四个所述侧连接杆的顶部共同连接有顶盖。
8、作为本专利技术的一种优选方案，四个所述开合门通过销轴转动安装在四个所述侧连接杆的内部，其中四个所述滑动气缸安装在四个所述侧接杆的一侧。
9、作为本专利技术的一种优选方案，两个所述连接板的一侧均连接有连接管。
10、一种岩石真三轴原位多场加载试验装置的系统：
11、s1：试验准备阶段
12、s11：样本制备：根据试验需求，从采集的岩石中制备出符合要求的样本，样本的形状、尺寸和精度需满足试验标准；
13、s12：设备检查：检查试验装置的所有部件，包括开合门、气缸、电机、传感器、扫描仪和温度控制器，确保它们处于良好工作状态；
14、s13：样本放置：打开开合门，将制备好的岩石样本放置在指定的位置上，确保样本稳定且易于固定；
15、s2：样本固定阶段
16、s21：初步固定：启动对应的滑动气缸，驱动压力板对岩石的两端进行初步顶接固定，通过侧接杆辅助滑动，确保顶接过程的稳定性和准确性；
17、s22：夹持固定：启动转动电机，通过伞齿轮传动机构驱动传动丝杆旋转，进而带动滑动板和连接框移动；连接框内的夹持板对岩石的四边进行固定连接，通过连接弹簧和阻尼器防止硬接触；
18、s3：扫描与数据采集阶段
19、s31：位置调整：根据试验需求，通过移动气缸调整扫描仪的位置，使其能够准确扫描到岩石样本的指定区域；
20、s32：施加压力：启动滑动气缸对岩石进行顶压，模拟真实的地质应力状态，同时，通过温度控制器调节设备温度；
21、s33：扫描与记录：在施加压力的过程中，启动扫描仪对岩石样本进行扫描；扫描数据将实时采集并记录下来，用于后续的数据处理和分析；
22、s4：位置转换与多场加载阶段
23、s41：位置转换：如果需要测量岩石样本的其他受压位置，首先启动新位置的滑动气缸进行初步固定，然后反转原本夹持位置的转动电机使夹持板分离，并收回原本位置的滑动气缸；
24、s42：多场加载：根据试验需求，可以调整气缸压力、电机转速等参数，对岩石样本施加不同的应力场和温度场组合；在每个加载条件下重复扫描与数据采集阶段；
25、s5：试验结束与后续处理阶段
26、s51：停止操作：完成所有测量后，停止所有气缸、电机和扫描仪的操作；
27、s52：样本取出：打开开合门，取出已完成测量的岩石样本；
28、s53：设备清洗与维护：启动抬升气缸将连接板与试验装置分离，然后对设备进行清洗和维护以确保其长期稳定运行；
29、s54：数据处理与分析：对采集到的扫描数据进行处理和分析以获取岩石的力学特性和变形规律信息。
30、作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤s54中的数据处理与分析，其具体步骤如下：
31、s541：采用数据预处理算法
32、s5411：滤波去噪：
33、采用高斯滤波、中值滤波等滤波算法对扫描数据进行去噪处理，以消除扫描过程中产生的噪声和干扰；
34、s542：图像增强：
35、使用直方图均衡化、对比度拉伸等方法对扫描图像进行增强处理，提高图像的清晰度和对比度，便于后续的特征提取和识别；
36、s5421：边缘检测：
37、采用sobel算子、canny边缘检测等算法检测扫描图像中的岩石边缘，为后续的几何形状分析和变形测量提供基础；
38、s5422：几何形状分析：
39、对检测到的岩石边缘进行几何形状分析，计算岩石的周长、面积、长宽比特征参数，以评估岩石的变形情况；
40、s5423：裂纹识别与量化：
41、采用形态学操本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，包括底座（10）、固定机构（1）以及试验装置（2），所述固定机构（1）安装在所述底座（10）的顶部，所述试验装置（2）安装在所述固定机构（1）的内部；
2.根据权利要求1所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，所述压力板（254）的内部安装有转动电机（26），所述转动电机（26）的输出端安装有主动伞齿轮（261），所述压力板（254）的内部转动安装有四个圆周均布的传动丝杆（271），所述传动丝杆（271）的一端安装有随动伞齿轮（27），四个所述随动伞齿轮（27）均与所述主动伞齿轮（261）相啮合，所述压力板（254）的底部固定连接有八个圆周均布的限位杆（272），所述传动丝杆（271）与两个所述限位杆（272）的外周面上共同活动套设有滑动板（273）。
3.根据权利要求2所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，所述滑动板（273）的底部固定连接有连接框（274），所述连接框（274）的内部滑动装配有夹持板（277），所述夹持板（277）与所述连接框（274）上共同连接有连接弹簧
4.根据权利要求3所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，所述固定机构（1）包括四个侧连接杆（11）、控制线缆（13）和外接线缆（14），四个所述侧连接杆（11）对称布置的设置在所述底座（10）的顶部，所述控制线缆（13）和所述外接线缆（14）安装在所述底座（10）的内部，所述控制线缆（13）和所述外接线缆（14）与设备内部的电气设备电性连接，四个所述侧连接杆（11）的顶部共同连接有顶盖（12）。
5.根据权利要求4所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，四个所述开合门（21）通过销轴转动安装在四个所述侧连接杆（11）的内部，其中四个所述滑动气缸（25）安装在四个所述侧接杆（253）的一侧。
6.根据权利要求5所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，两个所述连接板（222）的一侧均连接有连接管（231）。
7.根据权利要求6所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置的系统，其特征在于，S1：试验准备阶段
8.根据权利要求7所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置及系统，其特征在于，所述步骤S54中的数据处理与分析，其具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，包括底座（10）、固定机构（1）以及试验装置（2），所述固定机构（1）安装在所述底座（10）的顶部，所述试验装置（2）安装在所述固定机构（1）的内部；
2.根据权利要求1所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，所述压力板（254）的内部安装有转动电机（26），所述转动电机（26）的输出端安装有主动伞齿轮（261），所述压力板（254）的内部转动安装有四个圆周均布的传动丝杆（271），所述传动丝杆（271）的一端安装有随动伞齿轮（27），四个所述随动伞齿轮（27）均与所述主动伞齿轮（261）相啮合，所述压力板（254）的底部固定连接有八个圆周均布的限位杆（272），所述传动丝杆（271）与两个所述限位杆（272）的外周面上共同活动套设有滑动板（273）。
3.根据权利要求2所述的一种岩石真三轴原位多场加载试验装置，其特征在于，所述滑动板（273）的底部固定连接有连接框（274），所述连接框（274）的内部滑动装配有夹持板（277），所述夹持板（277）与所述连接框（274）上共同连接有连接弹簧（275），所述连接弹簧（275）的两端均安装有阻尼器（27...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕城，张霄，邓涛，周平，秦幼林，杨宇翮，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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