[實(shí)用新型]一種巖石劈裂抗拉試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820982968.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208366723U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃正均;張棟;劉鈺;張磊;梁薇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本實(shí)用新型一種巖石劈裂抗拉試驗(yàn)裝置。該試驗(yàn)裝置包括上加持構(gòu)件、下加持構(gòu)件和連接件；其中，上加持構(gòu)件為T(mén)型構(gòu)件，下加持構(gòu)件為拱形構(gòu)件，且上加持構(gòu)件位于下加持構(gòu)件垂直上方，加持構(gòu)件和下加持構(gòu)件通過(guò)連接件連接，上加持構(gòu)件可沿著連接件上下滑動(dòng)；位于T型的上加持構(gòu)件下端凸起的中心位置設(shè)有上墊條；位于拱形的下加持構(gòu)件的上端凹槽的中心位置設(shè)有下墊條。本實(shí)用新型在夾具內(nèi)部增加一對(duì)墊條，使夾具兼具墊條法實(shí)驗(yàn)中夾具與試件接觸面積小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試件能夠穩(wěn)定裝卡在夾具內(nèi)，試件破壞后也能立即與夾具脫開(kāi)。且加工制作簡(jiǎn)單，成本較低，具有很高的推廣使用的價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于巖石巴西法劈裂抗拉試驗(yàn)的巖石劈裂抗拉試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

巖石抗拉強(qiáng)度是巖石主要的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之一，也是巖石力學(xué)與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析的主要控制參數(shù)之一。目前，測(cè)量巖石抗拉強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法主要有間接拉伸法和直接拉伸法兩種。直接拉伸法由于操作較為繁瑣，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和樣品加工要求較為嚴(yán)格，采用不多，因此，大多數(shù)情況下大家基本還是采用間接拉伸法進(jìn)行測(cè)量。間接拉伸法主要是采用巴西劈裂的方法，采用圓盤(pán)形試件（高徑比1：2），在試樣的直徑方向上，施加線性荷載，使之沿試樣直徑方向發(fā)生破壞。

根據(jù)ISRM、ASTM和國(guó)內(nèi)巖石試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，以及試驗(yàn)領(lǐng)域大家通常采用的巴西劈裂試驗(yàn)方法可細(xì)分為四種，分別為：1）平板壓縮；2）墊條壓縮；3）圓弧形壓模壓縮；4）V型壓頭壓模壓縮。四種不同方式均有采用，也各有優(yōu)缺點(diǎn)。平板壓縮會(huì)導(dǎo)致受壓區(qū)為面荷載區(qū)域，且隨加載會(huì)越來(lái)越寬，導(dǎo)致試樣受壓縮影響越來(lái)越顯著，影響試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，無(wú)其他額外的繁瑣程序；墊條壓縮可以保證荷載區(qū)域?yàn)榫€荷載，減小或消除受壓縮的影響，但操作復(fù)雜，墊條需事先粘接，且試樣安放不易；圓弧形壓模壓縮試樣安放容易，但荷載區(qū)域同樣為面荷載，受壓縮影響較為明顯，且試樣破壞后受弧形墊塊的約束，不易分離，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓等操作，影響試驗(yàn)結(jié)果；V型壓頭壓模壓縮兩端卡具會(huì)限制試樣破壞后的分離，此外隨著壓裂紋的產(chǎn)生，V型壓頭壓入裂縫，試樣會(huì)產(chǎn)生剪切荷載的作用影響，同樣影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)下國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的劈裂抗拉試驗(yàn)裝置主要為圓弧形壓模和V型壓頭壓模兩種，包括世界上巖石力學(xué)設(shè)備最為先進(jìn)的MTS公司、GCTS公司生產(chǎn)的模具也為圓弧形壓模，國(guó)內(nèi)廠家大多以V型壓模為主。分別如圖1和2所示。此外，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN204613025U公告了一種適用于軟巖的巴西圓盤(pán)劈裂試驗(yàn)夾具，采用四塊完全相同的圓弧形鋼片，并將鋼片通過(guò)粘結(jié)劑與試樣相連，通過(guò)梯形楔塊擠壓相鄰兩塊圓弧形鋼片形成的坡口，讓鋼片往兩側(cè)分離從而帶動(dòng)試件中部產(chǎn)生拉應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)巖石的劈裂抗拉試驗(yàn)。但該方法僅針對(duì)軟巖有效，若巖石的抗拉強(qiáng)度大于粘接膠劑的強(qiáng)度，則試驗(yàn)無(wú)法成功，且該試驗(yàn)也需要事先粘接鋼片和試樣，存在增加操作過(guò)程程序和粘接失敗的風(fēng)險(xiǎn)，故無(wú)法滿足巖石劈裂抗拉試驗(yàn)的通用需要。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN204594801U公告了一種巴西圓盤(pán)端面劈裂試驗(yàn)夾具，采用四塊完全相同的長(zhǎng)方形鋼片，通過(guò)鋼片四角的螺紋孔組合形成框架，再通過(guò)楔塊擠壓鋼片形成的楔口，從而讓試樣產(chǎn)生拉伸破壞，這與現(xiàn)行的V型壓模類(lèi)似，其缺點(diǎn)也在于楔塊會(huì)產(chǎn)生部分剪切應(yīng)力的影響，以及側(cè)向鋼片會(huì)約束試樣破壞后的分離，從而影響試驗(yàn)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，即避免了荷載作用區(qū)域受壓縮的影響，也解決了墊條與試樣粘接操作困難的問(wèn)題，同時(shí)還解決了現(xiàn)有裝置中約束試樣脫離造成過(guò)壓和剪切荷載的影響，使拉應(yīng)力能夠正常地從試樣內(nèi)部產(chǎn)生，有效降低了受壓縮和剪切荷載、以及模具約束及粘接、安放等操作過(guò)程對(duì)試驗(yàn)的影響，可以更為準(zhǔn)確的獲得巖石的抗拉強(qiáng)度的巖石劈裂抗拉試驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種巖石劈裂抗拉試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括上加持構(gòu)件、下加持構(gòu)件和用于連接所述上加持構(gòu)件和下加持構(gòu)件的連接件；

其中，所述上加持構(gòu)件為T(mén)型構(gòu)件，所述下加持構(gòu)件為拱形構(gòu)件，且所述上加持構(gòu)件位于所述下加持構(gòu)件垂直上方，所述加持構(gòu)件和下加持構(gòu)件通過(guò)所述連接件連接，所述上加持構(gòu)件可沿著所述連接件上下滑動(dòng)；