[發明專利]一種可實現拉壓力連續變換的巖石單軸拉壓試驗裝置

有效

• 申請號: 202011605387.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112798443B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 岑奪豐;張航宇;黃達;郭穎泉;彭建兵
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 陳映輝

本發明涉及巖石力學性能研究領域，具體公開了一種可實現拉壓力連續變換的巖石單軸拉壓試驗裝置，該裝置包括分別用于與巖石試件的上下端連接的上部加載機構和下部加載機構，上部加載機構與下部加載機構的結構相同且以巖石試件的中線呈上下對稱設置；上部加載機構包括由下至上依次固定連接的第一承載件、第二承載件、第三承載件、加載頭、上球鉸、下球鉸和鉸鏈；第一承載件的下表面與巖石試件的上端面固定連接；第三承載件的下端同軸固定連接有一球面形凸頭，第二承載件的上端同軸設有一球面形凹槽。本發明可以同時實現拉壓力連續變換施加和對中，為研究巖石在循環拉壓等拉壓變換應力作用下的力學響應提供有效試驗手段。

技術領域

本發明涉及巖石力學性能研究領域，尤其涉及一種可實現拉壓力連續變換的巖石單軸拉壓試驗裝置。

背景技術

巖體在不同地質環境和工程建設條件下可能遭受拉應力、壓應力以及拉壓應力的變換(如地震荷載、動態施工荷載等)，因此，巖石的拉伸和壓縮力學性能是巖石力學研究的重要內容；目前，巖石的單軸拉伸和單軸壓縮試驗已經有相對成熟的技術，雙軸拉壓技術也漸漸成熟，例如，專利CN?109752234?A即公開了一種拉伸方向實時對中的巖石類材料雙軸拉壓試驗裝置；然而，現有技術還缺乏一種較好的可實現拉壓力連續變換的巖石單軸拉壓試驗裝置，而其難點就在于一種解決拉、壓力連續變換施加且對中的有效試驗技術。

為推動巖石力學性能研究的發展，上述技術問題亟待解決。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可實現拉壓力連續變換的巖石單軸拉壓試驗裝置，可以同時實現拉壓力連續變換施加和對中，為研究巖石在循環拉壓等拉壓變換應力作用下的力學響應提供有效試驗手段。

為實現上述目的，本發明提供了一種可實現拉壓力連續變換的巖石單軸拉壓試驗裝置，該裝置包括分別用于與巖石試件的上下端連接的上部加載機構和下部加載機構，所述上部加載機構與下部加載機構的結構相同且以巖石試件的中線呈上下對稱設置；

所述上部加載機構包括由下至上依次固定連接的第一承載件、第二承載件、第三承載件、加載頭、上球鉸、下球鉸和鉸鏈；所述第一承載件的下表面與巖石試件的上端面固定連接；所述第三承載件的下端同軸固定連接有一球面形凸頭，所述第二承載件的上端同軸設有一球面形凹槽，所述球面形凸頭與球面形凹槽適形配合并形成全截面凹凸接觸副；

所述第二承載件的下端中心設置一凹槽Ⅰ，凹槽Ⅰ由位于上側的半球面槽Ⅰ和位于下側的讓位槽Ⅰ組成，凹槽Ⅰ的上端中心設置一軸向通孔Ⅰ穿透第二承載件；所述第三承載件的上端中心設置一凹槽Ⅱ，凹槽Ⅱ由位于下側的半球面槽Ⅱ和位于上側的讓位槽Ⅱ組成，凹槽Ⅱ的下端中心設置一軸向通孔Ⅱ穿透第三承載件；所述凹槽Ⅰ、軸向通孔Ⅰ、凹槽Ⅱ及軸向通孔Ⅱ同軸設置，且所述軸向通孔Ⅰ與軸向通孔Ⅱ對接并連通；

所述下球鉸由一含圓孔的半球件Ⅰ、螺桿Ⅰ和螺母組成，所述半球件Ⅰ設于凹槽Ⅰ且其表面與半球面槽Ⅰ的表面相貼合，所述螺桿Ⅰ的一端從半球件Ⅰ的頂部穿出并伸入軸向通孔Ⅰ、另一端從半球件Ⅰ的底部穿出并與螺母相連接；所述上球鉸由一半球件Ⅱ和固定設于球頂的螺桿Ⅱ組成，所述半球件Ⅱ設于凹槽Ⅱ并且其表面與半球面槽Ⅱ的表面貼合，所述螺桿Ⅱ伸入軸向通孔Ⅱ；所述鉸鏈置于軸向通孔Ⅰ與軸向通孔Ⅱ中且其上端與螺桿Ⅱ相螺接、下端與螺桿Ⅰ相螺接；

所述球面形凹槽的球心、球面形凸頭的球心及半球件Ⅱ的球心相重合。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述第一承載件、第二承載件、第三承載件和加載頭的外圍橫截面尺寸與巖石試件一致。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述第一承載件的下表面與巖石試件的上端面通過強力膠粘結連接。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述球面形凸頭由第三承載件的下端面整體沿軸向向下延伸形成。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述球面形凹槽由第二承載件的上端面整體沿軸向向下凹陷形成。