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申请/专利权人：西安科技大学;中铁二十局集团房地产开发有限公司

摘要：本发明公开了一种冻融裂隙岩体强度劣化机理分析与评估系统，属于冻融岩石技术领域，包括机架，机架上设置有钻孔机构、数据采集模块、冻融机构和服务器，钻孔机构用于对现场的岩体进行钻孔，冻融机构伸入钻孔机构钻的孔道内对岩体进行循环冻融，数据采集模块伸入钻孔机构钻的孔道内采集岩体在冻融过程中数据，服务器包括大数据分析处理模块和评估模块，数据分析处理模块用于对数据采集模块传输的数据进行分析处理，得到岩体强度劣化的指标数据和劣化趋势，评估模块与大数据分析处理模块电性连接，评估模块根据大数据分析处理模块得到的分析结果，自动生成岩体强度劣化的量化指标和潜在风险预测的评估报告。

主权项：1.一种冻融裂隙岩体强度劣化机理分析与评估系统，其特征在于，包括机架（1），所述机架（1）上设置有钻孔机构（6）、数据采集模块、冻融机构（3）和服务器（502）；其中，所述钻孔机构（6）用于对现场的岩体进行钻孔；所述冻融机构（3）伸入所述钻孔机构（6）钻的孔道内对岩体进行循环冻融；所述数据采集模块伸入所述钻孔机构（6）钻的孔道内采集岩体在冻融过程中数据；所述服务器（502）包括大数据分析处理模块和评估模块，所述数据采集模块与所述大数据分析处理模块电性连接，所述数据分析处理模块用于对所述数据采集模块传输的数据进行分析处理，得到岩体强度劣化的指标数据和劣化趋势；所述评估模块与所述大数据分析处理模块电性连接，所述评估模块根据大数据分析处理模块得到的分析结果，自动生成岩体强度劣化的量化指标和潜在风险预测的评估报告；所述数据采集模块包括强度检测机构（4）、超声波探头（8）和温度传感器（9）；所述强度检测机构（4）用于对冻融后的岩体进行抗压强度和抗剪力强度检测；所述超声波探头（8）用于对冻融过程中岩体的裂隙分布进行监测；所述温度传感器（9）用于检测岩体冻融过程中的温度；所述机架（1）的两端分别设置有第一升降机构和第二升降机构，所述钻孔机构（6）安装在所述第一升降机构上，所述强度检测机构（4）安装在所述第二升降机构上；所述第一升降机构和所述第二升降机构均包括升降电机（201）和丝杆（202），所述升降电机（201）固定安装在所述机架（1）的顶部，所述丝杆（202）通过带座轴承（205）钻动安装在所述机架（1）上，所述机架（1）的内侧固定安装有滑轨（204），所述滑轨（204）上滑动设置有滑座（203），所述丝杆（202）螺纹钻动贯穿所述滑座（203），所述升降电机（201）的钻轴通过联轴器与所述丝杆（202）的上端固定连接；所述钻孔机构（6）包括钻孔电机（601）和钻头（602），所述钻孔电机（601）固定安装在所述第一升降机构中所述滑座（203）上，所述钻头（602）的上端通过联轴器与所述钻孔电机（601）的钻轴固定连接；所述强度检测机构（4）包括龙门架（401）、中心管（406）和侧管（407），所述侧管（407）设置有两个，所述龙门架（401）固定安装在所述第二升降机构中所述滑座（203）的顶部，所述第二升降机构中所述滑座（203）的底部固定安装有用于检测冻融后岩体抗压强度的第二压力传感器（405），所述第二压力传感器（405）的底部与所述中心管（406）的顶部固定连接，所述第二压力传感器（405）为中空环形压力传感器，两个所述侧管（407）均固定安装在所述第二升降机构中所述滑座（203）的底部，所述中心管（406）设置在两个所述侧管（407）之间，所述龙门架（401）的顶部固定连接有电动推杆（402），所述龙门架（401）的内侧滑动设置有移动板（404），所述移动板（404）的顶部固定安装有第一压力传感器（403），所述第一压力传感器（403）用于检测冻融后岩体抗剪力强度，所述电动推杆（402）的活塞杆下端滑动贯穿所述龙门架（401）后与所述第一压力传感器（403）的顶部固定连接，所述中心管（406）的下端设置有第一剪力组件，两个所述侧管（407）的下端均设置有第二剪力组件；所述第一剪力组件包括第一滑动块（4061）和两组第一剪力单元，所述第一滑动块（4061）的顶部固定连接有中心连接杆（408），所述中心连接杆（408）的上端滑动贯穿所述滑座（203）后与所述移动板（404）的底部固定连接，两组所述第一剪力单元呈镜像分布在所述中心管（406）的下端，两组所述第一剪力单元均包括两个第一扩张杆（4063），所述中心管（406）的内壁开设有第一安装槽（4068），所述第一扩张杆（4063）的一端贯穿所述第一安装槽（4068）后伸到所述中心管（406）的外部，两个所述第一扩张杆（4063）位于所述中心管（406）内部的一端之间通过第一连接板（4065）固定连接，所述第一扩张杆（4063）上套设有第一弹簧（4066），所述第一弹簧（4066）的一端抵在所述第一安装槽（4068）的一端，所述第一弹簧（4066）的另一端抵在所述第一连接板（4065）的一侧，两个所述第一扩张杆（4063）远离所述第一连接板（4065）的一端之间固定连接有第一剪力压板（4064），所述第一连接板（4065）远离所述第一剪力压板（4064）一侧中部转动安装有第一滚轮（4067），所述第一滑动块（4061）滑动设置在所述中心管（406）的内部，所述第一滑动块（4061）的底部固定连接有第一倒三角挤压块（4062），所述第一倒三角挤压块（4062）的侧面与所述第一滚轮（4067）滚动接触，随着所述第一倒三角挤压块（4062）不断向下移动，所述第一倒三角挤压块（4062）的侧面对所述第一滚轮（4067）进行挤压，进而使得第一扩张杆（4063）不断向远离所述中心管（406）的方向移动，进而使得第一剪力压板（4064）对钻孔内壁进行挤压；所述第二剪力组件包括第二滑动块（4071）和第二剪力单元，所述第二剪力单元设置在所述侧管（407）的下端，所述第二剪力单元包括两个第二扩张杆（4073），所述侧管（407）的内壁开设有第二安装槽（4078），所述第二扩张杆（4073）的一端贯穿所述第二安装槽（4078）后伸到所述侧管（407）的外部，两个所述第二扩张杆（4073）位于所述侧管（407）内部的一端之间通过第二连接板（4075）固定连接，所述第二扩张杆（4073）上套设有第二弹簧（4076），所述第二弹簧（4076）的一端抵在所述第二安装槽（4078）的一端，所述第二弹簧（4076）的另一端抵在所述第二连接板（4075）的一侧，两个所述第二扩张杆（4073）远离所述第二连接板（4075）的一端之间固定连接有第二剪力压板（4074），所述第二连接板（4075）远离所述第二剪力压板（4074）一侧中部转动安装有第二滚轮（4077），所述第二滑动块（4071）滑动设置在所述侧管（407）的内部，所述第二滑动块（4071）的底部固定连接有第二倒三角挤压块（4072），所述第二倒三角挤压块（4072）的侧面与所述第二滚轮（4077）滚动接触，随着所述第二倒三角挤压块（4072）不断向下移动，所述第二倒三角挤压块（4072）的侧面对所述第二滚轮（4077）进行挤压，进而使得第二扩张杆（4073）不断向远离所述侧管（407）的方向移动，进而使得第二剪力压板（4074）对钻孔内壁进行挤压，所述第二滑动块（4071）的顶部固定连接有侧连接杆（409），所述侧连接杆（409）的上端滑动贯穿所述滑座（203）后与所述移动板（404）的底部固定连接；所述第一剪力压板（4064）的顶部与所述第二剪力压板（4074）的底部处于同一平面上，通过控制所述电动推杆（402）的活塞杆伸长，进而使所述第一剪力压板（4064）和第二剪力压板（4074）对钻孔内壁形成一对作用力大小相等且作用力方向相反的剪力；所述中心管（406）的底部固定连接有压板，所述压板的底部低于所述侧管（407）的底部，通过第二升降机构带动所述中心管（406）向下移动对钻孔的底部进行抗压强度检测。

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