[發明專利]巖石抗拉強度的測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202010010663.7
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111157344B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王少鋒;孫立成;景岳;唐宇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/06
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

本發明公開了一種巖石抗拉強度的測量裝置及測量方法，裝置包括下位座、上位座、下位耐壓塊、上位耐壓塊、施力機構和位移傳感器；施力機構包括缸套和活塞桿，缸套設置于下位耐壓塊內，缸套底部與下位耐壓塊之間區域為高壓腔，活塞桿的頂端伸出缸套外與上位耐壓塊接觸；上位座的一側與上位壓塊相連，下位座與上位座之間和/或下位耐壓塊與上位耐壓塊之間設有張緊復位機構；下位座與下位耐壓塊通過高壓接頭相連，高壓接頭的輸出口與高壓腔連通，自高壓接頭輸入驅動活塞桿運動從而實現下位耐壓塊和上位耐壓塊的外擴使待測試巖樣發生張拉破壞。待測試巖樣從上、下位耐壓塊的分離處起裂，試驗的起裂位置可控，從而保證了測試的可重復性。

技術領域

本發明屬于巖石力學特性室內試驗技術領域，特別是涉及一種巖石抗拉強度的測量裝置及測量方法。

背景技術

巖石的抗拉強度是巖石的一個重要力學性質，也是巖石結構穩定性分析的一個重要參數。巖石的抗拉強度遠小于其抗壓強度，當巖石受到的拉應力高于巖石的抗拉強度時，巖石發生拉伸破壞，因此準確獲得巖石的抗拉強度對研究巖石破壞具有重要意義。

目前測量巖石抗拉強度的方法有直接拉伸法、劈裂法以及點載荷法等。然而，這些測試方法都存在一些不足：

(1)采用直接拉伸法可得出較準確的抗拉強度值，但是采用該法試件制備比較困難，試驗技術復雜，試樣的拉破壞斷面位置難以控制，容易在試樣與夾具連接處破斷，影響測試精度；

(2)采用劈裂法測巖石的抗拉強度值時，由于試樣端部與加載塊接觸位置附近的壓應力區難以避免，導致所測得的抗拉強度值偏大；

(3)采用點載荷試驗測量巖石的抗拉強度值時，測試結果離散性大，為了確保測試精度，試驗一般規定每組試驗必須達到一定數量，通常進行15個試件以上的試驗，然后取平均值，費時費力。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足之處，提供一種測試過程簡便、測試結果準確可靠的巖石抗拉強度的測量裝置及測量方法。

本發明提供的這種巖石抗拉強度的測量裝置，該裝置包括下位座、上位座、下位耐壓塊、上位耐壓塊、施力機構和位移傳感器；施力機構包括缸套和活塞桿，缸套設置于下位耐壓塊內，缸套底部與下位耐壓塊之間區域為高壓腔，活塞桿的頂端伸出缸套外與上位耐壓塊接觸；上位座的一側與上位壓塊相連，下位座與上位座之間和/或下位耐壓塊與上位耐壓塊之間設有張緊復位機構；下位座與下位耐壓塊通過高壓接頭相連，高壓接頭的輸出口與高壓腔連通，自高壓接頭輸入驅動活塞桿運動從而實現下位耐壓塊和上位耐壓塊的外擴使待測試巖樣發生張拉破壞。

為了提高運動的穩定性，所述缸套為底端開口的雙缸套體，所述活塞為土型活塞，兩活塞缸內均設有活塞，活塞與套體的內壁之間設有密封圈；缸套固接于所述下位耐壓塊上、活塞缸與高壓腔連通。

作為優選，所述下位耐壓塊為半圓柱桶體，其軸向截面為L型，包括桶壁和端板，桶壁內設軸向通道和徑向通道，徑向通道連通軸向通道與所述缸套的內腔。

在一個具體實施方式中，所述施力機構還包括缸座，缸座內對應所述軸向通道位置處設有高壓通道，缸座固接于所述下位耐壓塊的側壁外，高壓接頭伸至高壓通道內。

為了保證壓力施加均勻，在所述下位耐壓塊和所述上位耐壓塊外分別均布有凸棱。

在一個具體實施方式中，所述下位座和所述上位座均為L型座體，所述位移傳感器豎直布置于下位座的水平段上用以測量下位座與上位座的相對位移。

作為優選，所述張緊復位機構包括豎向張緊復位機構和橫向張緊復位機構；豎向張緊復位機構安裝于所述上位座和所述下位座之間，橫向張緊復位機構安裝于所述下位耐壓塊與所述上位耐壓塊之間。

作為優選，所述豎向張緊復位機構包括對拉彈簧和一對張緊螺栓；其中一個張緊螺栓豎直安裝于上位座上，另一個張緊螺栓豎直安裝于下位座上，對拉彈簧連接于兩張緊螺栓之間。