[實用新型]巖石抗拉強度試驗架

有效

• 申請號: 201520179468.1
• 申請日: 2015-03-24
• 公開（公告）號: CN204514723U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 周大偉;張廣清
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種測試不同圍壓條件下巖石抗拉強度的試驗架，可應用于地下工程設計和施工及石油工程領域。

背景技術

在地下巖土工程及石油工程領域，巖石的抗拉強度是一個非常重要的力學參數。巖石具有抗壓不抗拉的特性，抗拉強度成為了巖石的最弱強度特征，所以拉伸破壞是巖石失穩過程中最容易破壞的形式。

由于對巖石抗拉強度的認識不足及測定困難等，現在對巖石抗拉強度的測定仍然沒有有效和精確的方法。目前測定巖石抗拉強度最常用方法是間接試驗法-巴西劈裂試驗，該方法避開了試件加工和直接夾持拉伸困難的難題。利用彈性力學原理中彈性解分析試件的破壞機理，可知加載過程中試件的中心位置首先出現斷裂裂縫。但是在巴西劈裂試驗過程中，Hudson、Brown和Rummel利用伺服控制加壓系統進行巴西試驗時，破壞點都是從加載點處開始，在試件圓盤中心看不到任何破裂裂紋。根據試驗觀察，巴西劈裂試驗測定巖石的抗拉強度是不準確的，所以需要采用直接拉伸法來測定巖石的抗拉強度。

本實用新型克服了巴西劈裂理論上解釋抗拉強度的不足，采用直接拉伸的方法測試巖石的抗拉強度。試驗過程中保證了外載荷通過巖心試件的軸線，避免巖心試件彎曲造成的應力集中和彎矩現象發生，同時該試驗架可以測量不同圍壓下的巖石抗拉強度。

實用新型內容

本實用新型的目是提供一種通過直接拉伸方法測試不同圍壓條件下巖石抗拉強度的試驗架。

為此，本實用新型所采用的技術方案是：

一種巖石抗拉強度試驗架，其特征在于包括壓力室、千斤頂和巖心夾持裝置。壓力室由圍壓筒組成，圍壓筒一端封閉，另一端開口，其側面上下端各包含一個注液孔；千斤頂由活塞、油缸和上橫梁組成，活塞上包含兩處密封槽，上橫梁上包含兩處密封槽，油缸側面上下端各包含一個注液孔；巖心夾持裝置由萬向節和夾持器組成，萬向節一端與活塞或底座相連，另一端與夾持器連接，夾持器和萬向節之間可拆卸。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述圍壓筒可以上下移動，圍壓筒與上橫梁之間采用螺栓連接，圍壓筒和上橫梁之間包含密封圈。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述活塞和油缸之間包含密封圈，活塞與上橫梁之間包含密封圈。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述上橫梁固定在試驗臺上。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述底座通過兩根支柱固定在上橫梁上。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述兩個萬向節一端分別固定在活塞下端和底座上，萬向節的另一端通過螺栓與夾持器連接，萬向節上的銷子II可拆卸。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述夾持器的內徑尺寸可以變化。

如上所述的巖石抗拉強度試驗架，其中，所述液壓油從注液孔II注入，注液孔I打開，活塞向上運動；液壓油從注液孔IV注入，待液壓油從注液孔III流出后，關閉注液孔III，繼續注入液壓油可對巖心試件進行圍壓加載。

本實用新型所述巖石抗拉強度試驗架的工作方式是：

首先將巖心加工成標準圓形截面試件，即中間位置的直徑小于兩端直徑的啞鈴狀試件。拆掉上下兩個萬向節上的銷子II，取出夾持器。用環氧樹脂將試件兩端粘接，使試件兩端表面覆蓋一層環氧樹脂，再在試件表面套上膠套，然后將巖心試件放置在夾持器中夾緊。通過銷子II將夾持器安裝在底座上的萬向節上，然后啟動伺服增壓泵，調節活塞下端位置恰好至夾持器的上端面，插入銷子II將其連接在活塞上。圍壓筒上升，通過螺栓將圍壓筒固定在上橫梁上。打開注液孔III，泵站通過注液孔IV向圍壓筒中注入液壓油，待注液孔III有油流出時，關閉注液孔III，關閉泵站。開啟伺服增壓泵通過注液孔IV向圍壓筒中注入液壓油，同時打開注液孔II，通過注液孔I向油缸中注入液壓油，使活塞達到力平衡狀態。待圍壓加載完后，打開注液孔I并通過伺服增壓泵控制油缸內的液壓油壓力不變，伺服增壓泵通過注液孔II向油缸中注入液壓油，同時控制圍壓筒內的壓力不變，采集試驗數據，直至試件破壞。然后通過注液孔IV回油，拆掉上橫梁和圍壓筒之間的螺栓，卸下圍壓筒后，分別拔掉巖心夾持裝置上的銷子II，取出試件，試驗結束。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中，

圖1為本實用新型的巖石抗拉強度試驗架結構示意圖；

圖2為本實用新型的巖石抗拉強度試驗架剖視示意圖；

圖3為本實用新型的巖心夾持裝置結構示意圖；

附圖標號說明：