一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置制造方法及图纸

一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置，包括试样粘结组件、拉伸组件和支撑组件，试件粘结组件包括上槽板和下槽板，上槽板中心设有螺孔，所述拉伸组件包括第一顶板、第一底板以及连接杆，连接杆位于第一底板凹槽两侧的槽壁上，第一底板的凹槽的两侧槽壁上还开设有第一通孔，所述支撑组件包括螺钉、第二顶板、第二底板以及支柱，第二顶板中心开设有螺钉安装孔，支柱安装在拉伸组件的第一通孔中，第二顶板上还设有第二通孔，拉伸组件的连接杆安装在第二通孔中，螺钉安装在螺钉安装孔和螺孔中。该装置借助真三轴压力试验机能准确地测出岩石材料双轴拉压条件下的强度和变形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验装置，适用于拉压应力条件下岩石的变形破坏特性研究，属于岩石力学与工程

技术介绍
岩爆是高地应力地区由于地下工程开挖卸荷引起的围岩弹射性破裂的地质灾害现象。岩爆的发生通常导致人员的伤亡、仪器设备的毁坏和工期的拖延，造成重大的经济损失。岩爆发生机理极其复杂，目前尚未有统一的、清楚的理论来解释岩爆现象。因此，开展室内岩爆试验，再现岩爆现象，详细地分析岩爆的发生过程，对推进岩爆的破坏机制研究具有重要意义。当前，已有的研究表明，岩爆的孕育过程可概括为劈裂成板、剪切成块、板弯折断、整体弹射等四个阶段。高地应力地区的深埋硬岩隧洞开挖后，洞周岩体的受力状态为：环向压应力逐渐增大，当环向压应力超过岩体承载能力时，将使临空面周边的围岩出现张拉劈裂破坏，在隧洞环向压应力和向洞内发生径向变形的作用下，临空面表层岩体出现张拉劈裂破坏形成薄板，薄板在环向压力作用下出现弯曲现象，当薄板弯曲到一定程度后，薄板将发生折断，导致断裂的薄板和内部的岩块以一定的初速度弹射出来，由此形成岩爆。因此，高地应力深埋硬岩隧洞开挖后，临空面边界上板裂后的岩体在洞径向上受到拉力作用、洞周切向方向受到压力作用，岩爆的发生与板裂岩体的特殊受力状态密切相关。此外，在地下水电站厂房中，与岩锚梁相接触的围岩、水轮发电机组之间的岩墙等岩体往往处于一个方向受拉而另一垂直方向受压的状态。因而，同时室内试验研究这种双轴拉压条件下的岩石力学特性对于深部地下隧洞工程的安全性具有重要的理论价值和工程意义。目前，双轴拉压试验可通过专门的弹簧拉压试验机来实现，弹簧拉压试验机发展较为成熟，具有测量精度高、对中精确高的特点。但该类试验设备较为昂贵，维修和使用费用较高，使用时需要专业的工作人员。此外，弹簧拉压试验机主要是用于小尺寸试件的拉压力学性能的测试，所能提供的拉压应力较低，不适用于大尺寸岩石试件的高应力拉压力学性能测试。除了弹簧拉压试验机外，也有许多其他用于材料拉压测试的装置。例如：《岩土力学》2007年11期介绍了一种有侧向压力的岩石材料动态直接拉伸试验装置；申请公布号为：CN101881716A的专利技术专利介绍了一种定量拉压试验装置；授权公布号为CN201955268U的
专利介绍了一种混凝土双轴拉压的加载测试装置。上述拉压试验设备的形体结构不同，进行材料拉压测试时采用测量方法也相差甚远，获得的结果也没有统一的评判标准。双轴拉压试验也可采用真三轴压力试验机结合专门的装置来实现。真三轴压力试验机是常用的岩石力学试验设备，具有三向独立压缩的功能，用于岩石试验的三向应力复杂状态的力学性能测试。真三轴压力试验机不能直接进行双轴拉压试验，可通过专门配套装置实现。申请公布号为CN102735542A的专利技术专利描述了一种混凝土多轴拉压方法。试验前，将试件的受拉面与压板直接粘结在一起。试验时，将粘有压板的试件放置到三轴试验机上，通过螺栓连接压板与加载推头，加载推头相互远离实现岩样的受拉。同时，通过受压加载板直接将压应力施加到试件上。试验过程中，操作过程较为复杂，不易对中，通过预压很难保证试件受力均匀。申请公布号为CN102323157A的专利技术专利公布了一种混凝土拉压应力组合方法。首先通过粘结胶将塑料毛刷粘结到试件上，将塑料毛刷的刷齿面放在试件受拉面上，并压实。然后将粘结钢板与毛刷基底面用粘结剂贴好。试验时，通过带有球形铰的螺栓将粘结钢板和传力钢板粘结在一起，传力钢板相互远离实现岩样的受拉。同时，通过压加载板直接将压力施加到岩样上。采用该装置进行拉压试验，试样准备较为复杂。通过粘结胶将毛刷和粘结钢板、粘结钢板和传力钢板贴在一起，容易引起试验过程中岩样的受力不均匀，导致较大的误差。申请公布号为CN103487317A的专利技术专利介绍了一种混凝土多轴试验下的拉压加载推头设计方法。该装置不需要采用结构胶连接立方体试件与压板，而是通过试件内部的预埋构件与拉加载板连接。通过带有半圆球头铰的拉杆连接拉加载板和加载推头，保证了加载推头和拉加载版的精确对中。加载推头相互远离实现岩样的受拉。在施加拉力的同时，采用电磁锁将压加载板固定在试件上，通过压加载板直接将压力施加到试件上。该装置对试件有特殊要求，不适合岩石材料的拉压变形破坏研究。上述文献介绍的拉压装置主要是用于混凝土的拉压试验，针对岩石的较少。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置，使得结合真三轴试验机开展双轴拉压试验成为可能。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置，包括试样粘结组件、拉伸组件和支撑组件，所述试件粘结组件包括上槽板和下槽板，上槽板中心设有螺孔，所述拉伸组件包括第一顶板、第一底板以及连接杆，所述第一底板上开设有截面为倒T字形的凹槽，连接杆位于第一底板凹槽两侧的槽壁上，连接杆上端固定在第一顶板上，连接杆下端固定在第一底板上，第一底板的凹槽的两侧槽壁上还开设有第一通孔，所述支撑组件包括螺钉、第二顶板、第二底板以及支柱，第二顶板中心开设有螺钉安装孔，支柱安装在拉伸组件的第一通孔中，并且支柱上端固定在第二顶板上，支柱下端固定在第二底板上，第二顶板上还设有第二通孔，拉伸组件的连接杆安装在第二通孔中，螺钉安装在螺钉安装孔和螺孔中。还包括压缩组件，所述压缩组件包括两块压力承压板以及两块压板连接件，两块压力承压板分别安装在岩石试样两个相对的侧面，两块压板连接件分别安装在岩石试样另外两个相对的侧面，压力承压板上两端头分别设有螺孔，压板连接件靠近两端处分别设有长条形通孔，限位螺钉穿过长条通孔安装在螺孔中。所述螺钉为球头螺丝，螺钉安装孔的形状与球头螺丝配合。连接杆安装在第一顶板和第一底板之间的四个角处形成立方体框架，支柱安装在第二顶板和第二底板的四个角处形成立方体框架。第一顶板上设有操作通孔。试验时，还包括试样，试样上端粘结在上槽板的凹槽中，试样下端粘结在下槽板的凹槽中，下槽板紧密配合安装在倒T字形凹槽的水平部分，试样安装在倒T字形凹槽的竖直部分。所述试样为立方体形状，所述下槽板的凹槽和上槽板的凹槽的形状为与试样顶面和底面紧密配合的方形凹槽。与现有技术相比较，本专利技术具备的有益效果：(1)实现大尺寸岩石试件的拉压特性研究：本装置可用于尺寸为200mm×200mm×200mm(长×宽×高)岩石试件的拉压试验。(2)保证试件受力轴心受力，不偏心：试件上下两端通过粘结胶固定在粘结板的凹槽内，确保试件中心和胶结板中心准确对齐。采用球投螺丝通过B框架上压板和上粘结板的中心螺孔，确保上框架压板和粘结板中心准确对齐。(3)操作简单：将立方体试件安装到装置内，按照普通力学实验的加载方式，将荷载施加到装置上，就可实现试件的拉压试验。(4)利于试样对中，能够保证均匀受力。借助于真三轴压力试验机，能准确地测出岩石材料双轴拉压条件下的强度和变形。夹具的安装和拆卸方便，试验过程易于操作。因此，相比现有的岩石拉压试验设备，本拉压试验装置更为简单实用。(5)实现拉压岩石试样在拉压条件的力学试验，为分析处于拉压应力状态下岩体的变形
破坏特征提供了有效的研究方法。附图说明图1为拉伸组件和支撑组件组装在一起时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置，其特征在于，包括试样粘结组件、拉伸组件和支撑组件，所述试件粘结组件包括上槽板和下槽板，上槽板中心设有螺孔，所述拉伸组件包括第一顶板、第一底板以及连接杆，所述第一底板上开设有截面为倒T字形的凹槽，连接杆位于第一底板凹槽两侧的槽壁上，连接杆上端固定在第一顶板上，连接杆下端固定在第一底板上，第一底板的凹槽的两侧槽壁上还开设有第一通孔，所述支撑组件包括螺钉、第二顶板、第二底板以及支柱，第二顶板中心开设有螺钉安装孔，支柱安装在拉伸组件的第一通孔中，并且支柱上端固定在第二顶板上，支柱下端固定在第二底板上，第二顶板上还设有第二通孔，拉伸组件的连接杆安装在第二通孔中，螺钉安装在螺钉安装孔和螺孔中。

【技术特征摘要】
1.一种利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置，其特征在于，包括试样粘结组件、拉伸组件和支撑组件，所述试件粘结组件包括上槽板和下槽板，上槽板中心设有螺孔，所述拉伸组件包括第一顶板、第一底板以及连接杆，所述第一底板上开设有截面为倒T字形的凹槽，连接杆位于第一底板凹槽两侧的槽壁上，连接杆上端固定在第一顶板上，连接杆下端固定在第一底板上，第一底板的凹槽的两侧槽壁上还开设有第一通孔，所述支撑组件包括螺钉、第二顶板、第二底板以及支柱，第二顶板中心开设有螺钉安装孔，支柱安装在拉伸组件的第一通孔中，并且支柱上端固定在第二顶板上，支柱下端固定在第二底板上，第二顶板上还设有第二通孔，拉伸组件的连接杆安装在第二通孔中，螺钉安装在螺钉安装孔和螺孔中。2.如权利要求1所述的利用真三轴试验机实现岩石双轴拉压试验的装置，其特征在于，还包括压缩组件，所述压缩组件包括两块压力承压板以及两块压板连接件，两块压力承压板分别安装在岩石试样两个相对的侧面，两块压板连接件分别安装在岩石试样另外两个相对的侧面，压力承压板上两端头分别设有螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国韶，蒋剑青，陈智勇，江山，江权，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45