[發明專利]濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 201410570895.2
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104297063A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 張振華;姚華彥
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，具體是一種濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置及測試方法。

背景技術

由國際巖石力學學會推薦的巴西圓盤劈裂試驗，作為測定巖石抗拉強度的間接方法，在全世界范圍內得到了廣泛的應用；在我國，該方法也被列入國家標準《工程巖體試驗方法標準》和行業標準《水利水電巖石試驗規程》。目前巴西圓盤劈裂試驗測定巖石的抗拉強度的裝置和方法，由于試驗裝置的設計沒有考慮巖石所處環境條件的模擬和試驗方法沒有涉及巖石試樣的環境作用過程，不能模擬水位變動引起的“濕干”變化環境，導致其不能準確的測得水位變動帶（如水庫消落帶、天然河流岸坡水位變動帶、海岸水位變動帶、水工隧洞水位變動帶等）內巖石的抗拉強度。而水位變動帶內巖石的抗拉強度，作為評價涉水工程巖體力學性質的重要參數，在進行涉水邊坡、隧洞等巖體工程破壞機制研究和穩定性評價方面均有重要的應用價值。

發明內容????本發明的目的是提供一種濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置及測試方法，以解決現有技術存在的問題，試驗中可以考慮不同水壓力變化的濕化條件、不同溫度變化的干燥條件及不同濕干循環條件對巖石抗拉強度的影響，可實現不同的濕干變化環境下巖石試樣的抗拉強度測試。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置，其特征在于：包括水平設置的底座，底座上豎向安裝有空心圓柱狀的殼體，殼體頂部安裝有頂蓋，由底座、殼體、頂蓋構成密閉空間，所述底座一側開有連通密閉空間內外的進氣孔、進水孔，底座另一側開有連通密閉空間內外的排氣孔、排水孔，位于密閉空間內的底座上設置有槽座，槽座上通過凹槽設置有下墊條，所述頂蓋中豎向安裝有加載軸，加載軸頂端穿出頂蓋，加載軸底端伸入密閉空間內并懸于槽座正上方，且加載軸底端通過凹槽設置有懸于下墊條正上方的上墊條，所述殼體兩側側壁上對稱設置有同軸圓孔，每個同軸圓孔中分別水平安裝有由彈簧和移動桿組成的可伸縮的彈簧定位裝置，兩側壁上的彈簧定位裝置外端分別伸出殼體，兩側壁上彈簧定位裝置內端處于同一水平直線上并分別伸向上下墊條之間兩側位置，密閉空間外還設置有真空泵、自帶蓄能器的水泵、風機，其中風機通過管路與底座上進氣孔連通，水泵通過管路與底座上進水孔連通，真空泵通過管路與底座上排水孔連通。

所述的濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置，其特征在于：還包括有緊鎖卡圈，殼體與底座結合處上方的殼體側壁、下方的底座上分別設置有環形卡槽，所述緊鎖卡圈卡在兩環形卡槽中。

所述的濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置，其特征在于：所述頂蓋蓋合在殼體頂部時，頂蓋與殼體通過螺栓連接?。

所述的濕干變化環境下巖石抗拉強度測試裝置，其特征在于：所述殼體與底座接觸面上設有密封圈，加載軸與殼體接觸面上設有密封圈，彈簧定位裝置與殼體上的同軸圓孔之間設置有密封圈，殼體與頂蓋接觸面上設有密封圈。

一種濕干變化環境下巖石抗拉強度測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、將巖石試樣放置在上、下墊條之間，用殼體側壁同軸圓孔上安置的彈簧定位裝置夾住巖石試樣，蓋上頂蓋，用螺栓固定頂蓋和殼體，用緊鎖卡圈鎖緊殼體和底座，將加載軸下降與巖石試樣接觸；

（2）、關閉排水孔，將具有穩壓功能的水泵與進水孔連接，通過水泵向殼體內注滿水；根據試驗要求的水壓和濕化時間，調節水泵的水壓力，并在試驗要求的濕化時間內維持該水壓力，巖石試樣濕化結束后，卸除水泵的水壓，關閉水泵的出水孔，打開排水孔，連接真空泵，通過真空泵將殼體中的水抽干；

（3）、將具有溫度調節功能的風機與進氣孔連接；根據試驗要求的環境氣溫，調節風機吹出空氣的溫度與環境溫度一致，并在試驗要求的風干時間內由風機向殼體內持續吹入空氣；

（4）、濕干變化環境模擬結束后，通過加載軸向巖石試樣加載，直至巖石試樣破壞，讀取加載軸壓力儀表上的壓力；根據巴西圓盤劈裂試驗測試巖石抗拉強度的計算公式，可計算獲得巖石試樣經歷濕干變化作用后的抗拉強度。

所述的濕干變化環境下巖石抗拉強度測試方法，其特征在于：所述步驟（2）中試驗水壓根據實際涉水工程巖體所受的水壓確定后，由水泵將水經進水孔輸送到巖石試樣所在的殼體內，通過蓄能器進行穩壓。

所述的濕干變化環境下巖石抗拉強度測試方法，其特征在于：所述步驟（3）中試驗環境溫度根據實際涉水工程巖體所在的環境氣溫確定后，由具有溫度調節功能的風機產生與環境溫度相同的空氣不斷地經進氣孔，并輸送到巖石試樣所在的殼體內，經過巖石試樣的氣體將通過排氣孔排出。