一种用于岩体结构面性能测试的试验系统及试验方法

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一种用于岩体结构面性能测试的试验系统及试验方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及岩体结构面强度测试技术领域，特别涉及一种用于岩体结构面性能测试的试验系统及试验方法。\n背景技术\n[0002] 岩土工程为经济建设中重要的一部分，例如边坡、隧道工程以及城市地下空间工程等，并且随着经济建设的发展，岩土工程也具有越来越重要的地位。\n[0003] 岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩体，由于经历的地质作用过程不同，其工程性质往往具有很大的差别。\n[0004] 岩土工程如边坡、隧道在地震等动态荷载作用下的失稳破坏过程常常与岩体结构面剪切强度退化和失效有关，故研究岩体结构面在动力条件下的剪切强度特性具有重要意义。\n[0005] 岩石和土的强度特性、变形特性和渗透特性都是通过试验测定。岩体结构面动力剪切强度特性及变形机制的室内试验研究是认识岩土工程动力演化过程的重要途径，但是目前由于室内试验条件模拟的局限性，无法在室内模拟岩体在实际工程中受力情况，故室内试验条件与岩土的实际状态差异性较大，导致对岩体结构面在不同剪切速率下的强度退化和破坏机理缺乏足够的科学认识，故室内模拟的意义不是很大。\n[0006] 因此，如何提供一种试验系统，该试验系统能够模拟岩体结构面在不同受力条件下的剪切强度性能，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。\n发明内容\n[0007] 本发明要解决的技术问题为提供一种用于岩体结构面性能测试的试验系统及试验方法，该试验系统能够比较精确的获得动态剪切条件下的岩体结构面剪切强度。\n[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用于岩体结构面性能测试的试验系统，包括主框架，竖向加载装置、剪切盒、水平加载装置、液压控制装置和数字控制装置；\n[0009] 所述主框架包括加载框架和基座，所述加载框架通过螺栓连接方式固定于所述基座之上，基座固定于地面之上；所述加载框架设有竖向导槽和水平导槽，导槽设有滚轴；\n[0010] 所述剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，岩体试件安置于上剪切盒与下剪切盒围成的空间之中，且所述下剪切盒与所述水平导槽内的所述滚轴滚动连接；\n[0011] 所述竖向加载装置包括圆柱形液压伺服油缸、U形压力板、高强度弹簧，所述液压伺服油缸的固定部通过所述固定垫板和螺栓连接方式固定于加载框架，其动作部通过所述U形压力板连接所述上剪切盒；所述U形压力板的两个竖臂与所述竖向导槽内的所述滚轴滚动连接；还包括与所述加载框架固定连接的刚性定位板，所述高强度弹簧可拆卸设于所述U形压力板和所述刚性定位板之间；所述竖向加载装置还包括竖向压力传感器，用于实时采集岩体结构面的法向压力值；\n[0012] 所述水平加载装置包括第一液压伺服作动器和第二液压伺服作动器，均用于提供作用于所述下剪切盒的动态剪切荷载，所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器均通过反力后座和螺栓连接方式固定于基座；还包括用于实时采集岩体结构面剪切位移值的水平位移传感器；\n[0013] 所述数字控制装置通过液压控制装置控制所述竖向加载装置和所述水平加载装置进行动作，并处理由所述压力传感器和位移传感器采集的压力值和位移值，获得试验所需的应力参数和位移参数，存储数据。\n[0014] 优选地，所述液压伺服油缸的动作部通过竖向承压垫块与所述U形压力板连接，所述竖向压力传感器安装于所述液压伺服油缸和所述竖向承压垫块之间。\n[0015] 优选地，所述U形压力板的两个竖臂嵌入所述竖向导槽内部与所述滚轴滚动连接。\n[0016] 优选地，所述高强度弹簧固定于所述U形压力板上，所述刚性定位板上设置有与螺栓装置相配合的螺栓孔，所述螺栓孔的直径大于所述高强度弹簧的最大直径；所述高强度弹簧的上端部置于所述螺栓孔内，且所述螺栓装置置于所述高强度弹簧的正上端。\n[0017] 优选地，所述刚性定位板通过两个槽型装置水平固定于所述加载框架的两个内侧壁；所述刚性定位板中部设圆孔，且所述液压伺服油缸的直径小于圆孔直径以便于其从圆孔中穿过。\n[0018] 优选地，所述U形压力板上部并位于所述高强度弹簧装置外侧安装四个竖向位移传感器，所述竖向位移传感器通过杆件装置和螺栓连接方式固定于所述槽型装置，实时采集岩体结构面法向位移值。\n[0019] 优选地，所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器对称分布于岩体试件的两侧；当所述第一液压伺服作动器施加推力时，所述第二液压伺服作动器同时施加等值拉力。\n[0020] 优选地，所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器的动作端部分别与所述下剪切盒之间安装水平承压垫块；所述两个水平承压垫块分别与所述下剪切盒两个侧壁通过螺栓连接方式固定，该固定连接方式确保所述下剪切盒仅发生沿所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器施力方向的水平运动。\n[0021] 优选地，所述加载框架采用矩形框结构，通过螺栓固定于基座之上，所述加载框架的两个侧壁分别开设矩形孔，所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器分别穿过相应侧的矩形孔连接相应所述水平承压垫块。\n[0022] 优选地，所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器分别与所述两个水平承压垫块之间安装水平压力传感器，用于实时采集剪切荷载值；两个水平承压垫块前后两侧分别对称安装两个水平位移传感器，所述水平位移传感器通过所述杆件装置和螺栓连接方式固定于所述加载框架外侧壁，实时采集岩体结构面剪切位移值。\n[0023] 优选地，所述液压控制装置包括竖向加载控制器和水平加载控制器；所述数字控制装置采用全数字伺服控制器，预存三角波、谐波、随机波、强震的位移控制形式；在数字控制装置和液压控制装置的控制下，可实现静态剪切加载和动态剪切加载。\n[0024] 优选地，所述数字控制装置中预设有一定试验要求条件下的法向应力值、法向刚度值和剪切位移值，试验过程中通过所述液压控制装置控制所述竖向加载装置和所述水平加载装置施加荷载达到预定状态，分别通过所述压力传感器和位移传感器采集荷载数据和位移数据，通过数字控制装置处理荷载数据和位移数据，获得满足试验要求的应力参数和位移参数。\n[0025] 优选地，所述压力传感器和位移传感器与所述数字控制装置通过电缆进行连接；\n所述液压伺服油缸和液压伺服作动器通过电缆与所述液压控制装置进行连接；液压控制装置通过电缆与数字控制装置进行连接，整个伺服闭环对试验过程进行实时控制。\n[0026] 在现有技术的基础上，本发明所提供的用于岩体结构面性能测试的试验系统的竖向加载装置包括圆柱形液压伺服油缸、U形压力板、高强度弹簧，所述液压伺服油缸通过固定垫板和螺栓连接方式固定于加载框架，竖向压力通过U形压力板均匀作用于上剪切盒；所述U形压力板上部安装高强度弹簧，所述高强度弹簧可拆卸、替换，并由刚性定位板的螺栓装置固定高强度弹簧上端。所述水平加载装置包括第一液压伺服作动器和第二液压伺服作动器，所述第一液压伺服作动器和所述第二液压伺服作动器均通过反力后座和螺栓连接方式固定于基座，可提供动态剪切荷载，并作用于下剪切盒；所述加载框架设有竖向导槽和水平导槽，导槽设有滚轴，这样可分别降低U形压力板和下剪切盒的摩擦力；所述数字控制装置和液压控制装置控制试验加载过程，所述数字控制装置处理由压力传感器和位移传感器采集的压力值和位移值。\n[0027] 通过全数字伺服控制器、所述液压伺服油缸和所述第一液压伺服作动器、所述第二液压伺服作动器可实现岩体结构面在不同法向应力值的定法向应力条件下的静态剪切或动态剪切加载，其中，动态剪切加载包括三角波、谐波、随机波、强震的位移控制形式；同时可实现单向(前向或后向)剪切、单向(前向或后向)循环剪切或双向(前向和后向)循环剪切过程；通过调节高强度弹簧上方的螺栓装置数量以实现不同法向刚度值的定法向刚度剪切加载。\n[0028] 综上所述，本发明提供用于岩体结构面性能测试的试验系统能够精确的测定不同法向应力、不同法向刚度、不同剪切速率、不同剪切频率下的岩体结构面剪切强度。\n[0029] 另外，本发明还提供了一种用于岩体结构面性能测试的试验系统的试验方法，该试验方法的具体步骤如下：\n[0030] S1、安装岩体试件于所述剪切盒内，安装所述高强度弹簧，调整所述螺栓装置数量以满足试验要求；\n[0031] S2、启动所述数字控制装置和所述液压控制装置；在所述数字控制装置中输入初始法向应力参数、法向刚度参数、剪切位移参数和剪切加载方式；\n[0032] S3、所述液压伺服油缸施加初始法向荷载于岩体结构面至预定状态，并由系统控制初始法向应力为定值，由所述高强度弹簧施加附加法向荷载；\n[0033] S4、按照预定的剪切加载方式施加剪切荷载于岩体结构面至预定的剪切位移值；\n[0034] S5、实时采集岩体结构面剪切荷载值、法向位移值和剪切位移值并反馈给所述数字控制装置，由数字控制装置处理压力值和位移值以获得试验所需的应力参数和位移参数，存储数据；\n[0035] S6、试验结束，卸载并卸除岩体试件。\n[0036] 因上述试验方法的实施依赖于上述试验系统，故所述试验方法也具有上述试验系统的上述有益效果。\n附图说明\n[0037] 图1为本发明一种优选实施例中用于岩体结构面性能测试的试验系统的工作原理图；\n[0038] 图2为本发明一种优选实施例中岩体结构面定法向刚度剪切试验的工作原理图；\n[0039] 图3为本发明一种优选实施例中用于岩体结构面性能测试的试验系统的结构示意图；\n[0040] 图4为本发明一种优选实施例中用于岩体结构面性能测试的试验系统主体结构的主视图；\n[0041] 图5为图4的俯视图；\n[0042] 图6为图4的侧视图；\n[0043] 图7为图4的A-A’剖面局部图；\n[0044] 图8为图7的B-B’剖面图。\n[0045] 其中，图3-8中附图标记与部件名称之间的对应关系为：\n[0046] 1加载框架；2固定垫板；3液压伺服油缸；4竖向压力传感器；5竖向承压垫块；6承压垫板；7U形压力板；8高强度弹簧；9螺栓装置；10刚性定位板；11槽型装置；12竖向位移传感器；13杆件装置；14竖向导槽；15滚轴；16水平导槽；17上剪切盒；18下剪切盒；19岩体试件；\n20反力后座；21第一液压伺服作动器；22第二液压伺服作动器；23水平压力传感器；24水平承压垫块；25水平位移传感器；26基座；27液压控制装置；28数字控制装置。\n具体实施方式\n[0047] 本发明的核心为提供一种用于岩体结构面性能测试的试验系统及试验方法，该试验系统能够精确的测定不同法向应力、不同法向刚度、不同剪切速率、不同剪切频率下的岩体结构面剪切强度。\n[0048] 为使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。\n[0049] 请参考图1—图8，图3为本发明一种优选实施例中用于岩体结构面性能测试的试验系统的结构示意图；图4为本发明一种优选实施例中用于岩体结构面性能测试的试验系统主体结构的主视图；图5为图4的俯视图；图6为图4的侧视图；图7为图4的A-A’剖面局部图；图8为图7的B-B’剖面图。其中图3中的虚线表示控制线路。\n[0050] 在一种实施例中，如图3—图8所示，本发明所提供的用于岩体结构面性能测试的试验系统，包括主框架，竖向加载装置、剪切盒、水平加载装置、液压控制装置27和数字控制装置28。主框架包括加载框架1和基座26，加载框架1通过螺栓连接方式固定于基座26之上，基座26固定于地面之上；剪切盒包括上剪切盒17和下剪切盒18，岩体试件19安置于上剪切盒17与下剪切盒18围成的空间之中。竖向加载装置包括圆柱形液压伺服油缸3、U形压力板\n7、高强度弹簧8，液压伺服油缸3的固定部通过固定垫板2和螺栓连接方式固定于加载框架\n1，其动作部通过U形压力板7连接上剪切盒17，竖向压力通过U形压力板7均匀作用于上剪切盒17并进而作用于岩体结构面，且U形压力板7的两个竖臂与竖向导槽14内的滚轴15滚动连接；还包括与加载框架1固定连接的刚性定位板10，U形压力板7上部安装高强度弹簧8，高强度弹簧8可拆卸设于U形压力板7和刚性定位板10之间，以便替换不同刚度弹簧以及提高设备维护效率。竖向加载装置还包括竖向压力传感器4，用于实时采集岩体结构面的法向压力值。\n[0051] 在上述技术方案的基础上，水平加载装置包括第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22，第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22均通过反力后座20和螺栓连接方式固定于基座26，可提供动态剪切荷载，并作用于下剪切盒18。加载框架1设有竖向导槽14和水平导槽16，导槽设有滚轴15；竖向导槽14和水平导槽16可分别减小U形压力板7和下剪切盒18运动时的摩擦力；数字控制装置28通过液压控制装置27控制试验加载过程，并处理由压力传感器和位移传感器采集的压力值和位移值。\n[0052] 通过全数字伺服控制器、液压伺服油缸3和第一液压伺服作动器21、第二液压伺服作动器22可实现岩体结构面在不同法向应力值的定法向应力条件下的静态剪切或动态剪切加载，其中，动态剪切加载包括三角波、谐波、随机波、强震的位移控制形式；同时可实现单向(前向或后向)剪切、单向(前向或后向)循环剪切或双向(前向和后向)循环剪切过程；\n通过调节高强度弹簧8上方的螺栓装置9数量以实现不同法向刚度值的定法向刚度加载。\n[0053] 在上述技术方案中，可以进一步对主框架做出具体设计。\n[0054] 比如，如图3所示，主框架包括加载框架1和基座26，加载框架1采用矩形框结构，通过螺栓连接方式固定于基座26之上，加载框架1两个侧壁分别开设矩形孔。\n[0055] 在上述结构的基础上，液压伺服油缸3的固定部通过固定垫板2和螺栓连接方式固定于加载框架1，其动作部与竖向承压垫块5连接，液压伺服油缸3和竖向承压垫块5之间安装竖向压力传感器4，实时采集法向压力值；液压伺服油缸3提供的竖向压力依次经竖向承压垫块5、承压垫板6和U形压力板7均匀作用于上剪切盒17并进而作用于岩体结构面；竖向承压垫块5、承压垫板6、U形压力板7和上剪切盒17之间通过螺栓连接，上剪切盒17固定于U形压力板7下部；通过液压伺服油缸3下部的竖向承压垫块5提升U形压力板7和上剪切盒17以便于试验前后装卸岩样。\n[0056] 此外，如图3所示，U形压力板7的两个竖臂分别嵌入加载框架1两个内侧壁设置的竖向导槽14内部与滚轴15滚动连接，避免上剪切盒17运动过程中发生扭转；U形压力板7上部和液压伺服油缸3两侧安装两列或多列平行等间距的高强度弹簧8，刚性定位板10上设置有与螺栓装置9相配合的螺栓孔，螺栓孔的直径大于高强度弹簧8的最大直径；高强度弹簧8的上端部置于螺栓孔内，且螺栓装置9置于高强度弹簧8的正上端；刚性定位板10通过两个槽型装置11水平固定于加载框架1的两个内侧壁；刚性定位板10中部设圆孔，且液压伺服油缸3的直径小于圆孔直径以便于其从圆孔中穿过；当U形压力板7向上运动时，高强度弹簧8上端受到螺栓装置9的约束，高强度弹簧8被压缩产生弹力反作用于U形压力板7并进而作用于岩体结构面，即岩体结构面同时受到液压伺服油缸3提供的初始法向压力与高强度弹簧8提供的附加法向压力；当移除高强度弹簧8正上方的螺栓装置9时，高强度弹簧8沿螺栓孔上升，即高强度弹簧8在剪切试验过程中不发挥作用；通过替换不同刚度的高强度弹簧8和改变试验中发挥作用的高强度弹簧8数量，以达到定法向刚度剪切试验要求所需的法向刚度值；U形压力板7上部并高强度弹簧8装置外侧安装四个竖向位移传感器12，竖向位移传感器\n12通过杆件装置13和螺栓连接方式固定于槽型装置11，实时采集岩体结构面法向位移值。\n[0057] 再者，如图3所示，第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22均通过反力后座20和螺栓连接方式固定于基座26之上，对称分布于岩体试件19的两侧；第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22的动作端部分别与下剪切盒18之间安装水平承压垫块24，两个水平承压垫块24分别与下剪切盒18两个侧壁通过螺栓连接方式固定，该螺栓固定连接方式确保下剪切盒18仅沿第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22施力方向运动；\n第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22分别穿过加载框架1上设置的矩形孔连接水平承压垫块24，通过水平承压垫块24将动态剪切荷载均匀施加到下剪切盒18进而作用于岩体结构面，当第一液压伺服作动器21施加推力时，第二液压伺服作动器22同时施加等值拉力；第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22分别与两个水平承压垫块24之间安装水平压力传感器23，实时采集剪切荷载值；两个水平承压垫块24前后两侧分别对称安装两个水平位移传感器25，水平位移传感器25通过杆件装置13和螺栓连接方式固定于加载框架1外侧壁，实时采集岩体结构面剪切位移值。\n[0058] 再者，如图3—图8所示，液压控制装置27包括竖向加载控制器和水平加载控制器；\n在数字控制装置28和液压控制装置27的控制下，可实现静态剪切加载和动态剪切加载；动态剪切加载包括谐波、强震等位移控制形式，当然，动态剪切加载形式不局限于上述描述的几种形式，其他能实现动态剪切的位移控制形式可在本文的保护范围内，在此不一一列举。\n[0059] 此外，如图3—图8所示，根据试验要求，通过数字控制装置28设定法向应力值、法向刚度值和剪切位移值，试验过程中通过液压控制装置27控制竖向加载装置和水平加载装置施加荷载，分别通过压力传感器和位移传感器采集荷载数据和位移数据，通过数字控制装置28记录并处理荷载数据和位移数据，最终获得满足试验要求的应力参数和位移参数。\n[0060] 再者，如图3—图8所示，压力传感器和位移传感器与数字控制装置28通过电缆进行连接；液压伺服油缸3、第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22均通过电缆与液压控制装置27进行连接；液压控制装置27通过电缆与数字控制装置28进行连接，整个伺服闭环对试验过程进行实时控制。\n[0061] 以下将对本发明的工作原理作出介绍：\n[0062] 1、对于定法向应力剪切试验：高强度弹簧8不发挥作用，剪切试验前移除螺栓装置\n9；根据试验要求，数字控制装置28设定法向应力参数，液压控制装置27控制液压伺服油缸3对岩体试件19施加法向荷载至预定状态，并由竖向压力传感器4实时采集法向压力值；根据试验要求，数字控制装置28设定剪切位移参数和剪切加载方式，第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22对下剪切盒18加载至预定的剪切位移参数值，水平压力传感器23实时采集剪切荷载值，水平位移传感器25实时采集剪切位移值；数字控制装置28、液压控制装置27和液压伺服油缸3实时控制法向应力值在剪切试验过程中为定值；对于粗糙岩体结构面，剪切过程中由于剪胀作用和磨损啃断作用上剪切盒17发生竖向滑动，且在U形压力板7的作用下仅发生竖向滑动，竖向位移传感器12实时采集岩体试件19剪胀位移值，并反馈给数字控制装置28；试验过程中由压力传感器和位移传感器采集的压力值和位移值通过数字控制装置28进行处理以获得试验所需的应力参数和位移参数；整个伺服闭环对试验过程进行实时控制，如图1所示。\n[0063] 2、对于定法向刚度剪切试验：剪切试验前，通过调节刚性定位板10的螺栓装置9来改变在试验过程中发挥作用的高强度弹簧8数量以达到试验要求所需的法向刚度值。根据试验要求，数字控制装置28设定初始法向应力参数和法向刚度参数，液压控制装置27控制液压伺服油缸3对岩体试件19施加初始法向荷载至预定状态，并由竖向压力传感器4实时采集初始法向压力值；试验过程中由数字控制装置28、液压控制装置27和液压伺服油缸3实时控制初始法向应力值在试验过程中为定值；根据试验要求，数字控制装置28设定剪切位移参数和剪切加载方式，第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22对下剪切盒18加载至预定的剪切位移参数值，水平压力传感器23实时采集剪切荷载值，水平位移传感器25实时采集剪切位移值；对于粗糙岩体结构面，剪切过程中由于剪胀作用和磨损啃断作用剪切盒上盒17发生竖向滑动，且在U形压力板7的作用下仅发生竖向滑动，竖向位移传感器12实时采集岩体试件19剪胀位移值，并反馈给数字控制装置28；数字控制装置28处理通过压力传感器和位移传感器采集的压力值和位移值以获得试验所需的应力参数和位移参数，其中由于高强度弹簧8作用产生的法向应力增量通过竖向位移值与高强度弹簧8刚度的乘积进行确定，岩体结构面受到的总法向应力为初始法向应力与法向应力增量之和，如图2所示。\n[0064] ΔPn＝kn*Δy    (1)\n[0065] Pn(t+Δt)＝Pn(t)+ΔPn    (2)\n[0066] 式中：kn为法向刚度，Δy为竖向位移增量，ΔPn为法向应力增量，Δt为时间间隔，Pn(t)为t时刻的法向应力值，Pn(t+Δt)为t+Δt时刻的法向应力值。\n[0067] 其中，剪切盒中岩体试件19为天然岩体试件或水泥砂浆模型试件；水平加载方式可分为静态剪切和动态剪切，通过数字控制装置28和液压控制装置27，可调节剪切速率和剪切频率；动态剪切加载包括谐波、强震等位移控制形式，即在数字控制装置28和液压控制装置27的控制下，通过液压伺服油缸3施加法向压力，第一液压伺服作动器21和第二液压伺服作动器22控制水平承压垫块24连同下剪切盒18按照特定的振幅和频率在水平方向做机械振动以实现对岩体结构面的动态剪切过程。\n[0068] 另外，本发明提供了一种用于岩体结构面性能测试的试验系统的试验方法，该试验方法的具体步骤如下：\n[0069] S1、安装岩体试件19于剪切盒内，安装高强度弹簧8，并调整螺栓装置9数量以满足试验要求；\n[0070] S2、启动数字控制装置28和液压控制装置27；在数字控制装置28中输入初始法向应力参数、法向刚度参数、剪切位移参数和剪切加载方式；\n[0071] S3、液压伺服油缸3施加初始法向荷载于岩体结构面至预定状态，并由系统控制初始法向应力为定值，由高强度弹簧8施加附加法向荷载；\n[0072] S4、按照预定的剪切加载方式施加剪切荷载于岩体结构面至预定的剪切位移值；\n[0073] S5、实时采集岩体结构面剪切荷载值、法向位移值和剪切位移值并反馈给数字控制装置28，由数字控制装置28处理压力值和位移值以获得试验所需的应力参数和位移参数，存储数据；\n[0074] S6、试验结束，卸载并卸除岩体试件19。\n[0075] 因上述试验方法的实施依赖于上述试验系统，故所述试验方法也具有上述试验系统的上述有益效果。\n[0076] 以上对本发明所提供的一种用于岩体结构面性能测试的试验系统及试验方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。