[實用新型]一種真三軸巖樣裂紋預制裝置

有效

• 申請號: 201420026702.2
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN203705236U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 姚華彥;甘文寧;周玉新;盧坤林;朱大勇;邵迅;吳軍軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本實用新型涉及一種巖石力學試驗裝置，具體地說是一種巖石真三軸巖樣裂紋預制裝置。

背景技術

巖石是一種內含節理、裂紋、弱面及斷層等的非均質各向異性和非連續的復合結構體，其破壞是通過巖石內部不連續的微裂縫的張開、閉合和擴展貫通而產生的滑移面所引起的。巖石材料中的多裂紋擴展及其貫通破壞機制是巖石斷裂力學的重要研究課題。已有的研究大多數是針對圓柱形巖樣的假三軸試驗，而相比假三軸試驗，真三軸試驗使試樣處于三個主應力不相等（即σ₁>σ₂>σ₃）的應力組合狀態下，試驗結果更能反映巖樣真實的本構關系。

研究巖石材料多裂紋擴展及貫通破壞機制問題常采用兩種途徑：（1）模型試驗，采用類巖石材料（如水泥、石膏、玻璃）與其他混合料按比例配制，摻入裂縫片、預埋金屬條或聚合物薄條等，預制出含裂紋的樣品來模擬巖樣開展相似材料試驗；（2）在制作好的真實巖樣中預制宏觀裂紋。模型材料雖然能較好的模擬巖石的特性，但由于巖石是非均質各向異性，使得模型材料并不能完全反映真實巖石本身的力學特性。目前，在制作好的巖樣試件上制作裂紋主要有通過激光切割、在試件的側面用鋼鋸制作、在圓弧形夾具（201220266140.X）上鉆孔拉鋸制作等。激光發熱會破壞巖樣的礦物成分和內部結構，且激光預制裂紋適用于厚度只有幾毫米的小試件，并不適用于真三軸巖樣（邊長50mm，高100mm的長方體）的貫穿裂紋制作；鋼鋸只能從試件側面制作裂紋，不能研究試樣內部有裂紋的情況；圓弧形夾具是根據普通三軸（假三軸）試驗的試樣（圓柱體）要求設計的，不能滿足真三軸試驗的試件要求。這些都不能完全模擬巖石的實際情況。

實用新型內容

針對上述現有狀況存在的不足，本實用新型提供一種真三軸巖樣裂紋預制裝置。

本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現：

一種真三軸巖樣裂紋預制裝置，包括兩只夾體1、鎖緊螺栓2、鎖緊螺母3和側緊螺栓4。每只夾體1中部為凹形槽鋼狀，開口端兩側分別設有翼板，兩只夾體1對合中部呈方管狀；

每只夾體1兩側的翼板上以中心對稱分別設有兩對定位孔7。夾體1中部兩側面上分別設有兩對螺紋孔8。每只夾體1中部的腹面為長方形，腹面的寬度設為X，長度設為Y；所述腹面上均布設有貫通腹面的一條以上的預制裂縫孔，預制裂縫孔由工藝通孔5和導向孔6組成，導向孔6為條形孔，工藝通孔5位于導向孔6的中心，導向孔6沿長度方向的中心線與腹面上寬度X方向之間的夾角為裂縫傾角α，且α為銳角。工藝通孔5的孔徑為d?。導向孔6的條形寬度為h，長度為a。

兩條以上預制裂縫孔中，相鄰預制裂縫孔間最近的兩點距離為巖橋長度b。相鄰預制裂縫孔間最近的兩點連線與腹面上寬度X方向之間的夾角為巖橋傾角β。

兩只夾體1對合凹口相對上下設置，設置在上方的為上夾體，下方的為下夾體，上夾體與下夾體為左右對稱件。上夾體腹面上均布的預制裂縫孔與下夾體腹面上均布的預制裂縫孔通過定位孔7上下相對應，且通過鎖緊螺栓2和鎖緊螺母3固定連接在一起。側緊螺栓4分別螺紋連接在上、下夾體的左右兩側面的螺紋孔8內。

所述兩個以上的預制裂縫孔的位置關系由巖橋長度b和巖橋傾角β所確定。所述腹面上均布設有貫通腹面的三個預制裂縫孔。第一、二、三預制裂縫孔的裂縫傾角分別為α₁、α₂、α₃；所述第一預制裂縫孔與第二預制裂縫孔巖橋長度為b₁，且巖橋傾角為β₁；所述第一預制裂縫孔與第三預制裂縫孔巖橋長度為b₂，且巖橋傾角為β₂。

本實用新型的有益技術效果體現在下述幾個方面：

1.?本實用新型可高效易行地在真三軸巖樣的內部預制裂紋，不僅解決了以往采用激光、側面用鋼鋸和圓弧形夾具對真三軸巖樣制作裂紋的方法的局限性，同時還可以通過改變夾體的尺寸、夾體腹面上工藝通孔的數量、直徑和位置、導向條形孔的長度、寬度和傾角，以滿足不同巖樣尺寸和不同裂紋預制方案的需求，便于開展巖石多裂紋擴展及其貫通破壞機制的試驗研究；

2.?本實用新型結構簡單，設計合理，使用方便，裂縫制作高效可行，特別適用于軟巖真三軸巖樣的裂紋預制。

附圖說明

圖1為本實用新型結構模型圖。