[發明專利]巖石單軸拉伸試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110448081.1
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113188906B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 許年春;鄭瑞;吳同情;楊全虎;魯堅
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 李弱萱

本發明屬于巖石強度測試領域，涉及一種巖石單軸拉伸試驗裝置及方法。該裝置包括粘接對中裝置及拉伸裝置；所述粘接對中裝置包括支架及支撐座，所述支架包括兩個相互垂直布置的對中板，所述支撐座用于支撐所述支架；所述拉伸裝置包括兩個吊環，兩個吊環通過拉繩相連；兩個吊環遠離拉繩的一側上均設有連接螺桿。本發明可以很好的解決巖樣直徑在不同高度處和不同方向上有差異時與拉頭的對中問題，以及巖樣兩端面不平行，粘接膠厚度差異問題；拉伸裝置及方法可以保證巖樣受純拉力，有效避免拉伸過程中兩端出現彎矩和扭矩。

技術領域

本發明屬于巖石強度測試領域，涉及一種巖石單軸拉伸試驗裝置及方法。

背景技術

在巖質邊坡開挖、基坑開挖、地下洞室掘進過程中，一些部位(如坡頂、坑頂、拱頂)的巖石內將會產生拉應力。巖石抗壓能力強、抗拉能力弱，其抗拉強度一般為抗壓強度的1/4～1/25,平均為1/10，因此拉應力很容易引起巖石的拉伸破壞，引發巖土工程災害。為保證工程安全，需要勘測實驗人員測試出巖石的拉伸模量和抗拉強度，為工程設計、施工提供準確的拉伸力學參數。

測試巖石拉伸模量和抗拉強度最準確的方法是巖石單軸拉伸試驗，但該試驗很難開展：(1)由于巖樣直徑并非標準的50mm，巖樣兩端面并非完全平行，再加上粘接膠厚度差異，在將拉頭粘接到巖樣兩端時，很難保證拉頭軸心與巖樣軸心在同一條直線上；(2)在巖樣拉伸時，由于目前國內開展巖石直接拉伸實驗普遍采用的是長江科學研究院率先使用的帶有球形鉸支的套帽式裝置，這種套帽式拉頭轉動不夠靈活，不能避免彎矩和扭矩，一些科研人員對套帽式拉頭進行了改進，但裝置結構復雜，全部由金屬構件組成，無法避免彎扭。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種巖石單軸拉伸試驗裝置及方法，以解決巖石拉伸實驗過程中試樣的制備時存在的對中問題以及實驗過程中的彎扭問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

巖石單軸拉伸試驗裝置，包括粘接對中裝置及拉伸裝置；所述粘接對中裝置包括支架及支撐座，所述支架包括兩個相互垂直布置的對中板，所述支撐座用于支撐所述支架；所述拉伸裝置包括兩個吊環，兩個吊環通過拉繩相連；兩個吊環遠離拉繩的一側上均設有連接螺桿。

可選的，兩個所述對中板的一側相連。

可選的，所述支撐座設有兩個。

可選的，所述拉繩采用芳綸纖維繩。

可選的，所述吊環內均設有加強筋。

可選的，所述加強筋的設置方向垂直于所述拉繩。

可選的，拉伸裝置的不同吊環上的連接螺桿長度不同。

巖石單軸拉伸實驗方法，提供上述的巖石單軸拉伸試驗裝置以及拉力試驗機，其步驟包括制備試樣、以及對試樣進行拉伸實驗；制備試樣包括以下步驟，測量試樣一端兩個垂直方向的直徑，記作D11、D12；測量試樣另一端兩個垂直方向的直徑，記作D21、D22；準備厚度不同的墊料，其厚度分別記作d1～dn，不同種類的墊料數量依次記作N1～Nn；放置試樣，使測出直徑的兩個方向分別垂直于兩個對中板放置；使用標準拉頭，其直徑記作D0，將拉頭放置在試樣兩側，并通過調整墊料的種類及厚度調整試樣高度，使得拉頭與試樣中心對齊；在試樣兩端粘貼拉頭使其緊密貼合；在拉頭兩端分別連接拉伸裝置，并通過拉伸裝置遠離所述試樣的一側的連接螺桿將試樣連接至拉力試驗機，通過拉力試驗機施加拉力對試樣進行拉伸實驗并記錄數據。

可選的，放置試樣之前再對中板上鋪設隔離片，以避免粘貼拉頭的過程中膠水殘留在對中板上。

可選的，所述拉伸裝置的不同吊環上的連接螺桿長度不同；相對較短的螺桿用于連接拉頭，相對較長的螺桿用于連接拉力試驗機。

本發明的有益效果在于：