发明专利技术提供一种可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置及其使用方法。该装置包括框架Ⅰ、框架Ⅱ、连接板、拉头Ⅰ、拉头Ⅱ和底板。框架Ⅱ可竖向移动，同时将试验机竖向压力转化为试样的竖向拉应力。试验过程中，将试样与拉头采用强力胶粘贴并采用热缩管包裹。然后施加围压和竖向拉力，试样破坏后立即关闭试验系统。试样围压由试验机围压加载系统提供，竖向拉力由试验机竖向加载系统提供。该装置测试结果准确、试验成本低，能够进行任意围压作用下的岩石拉伸试验，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及本专利技术涉及岩土力学领域，尤其涉及一种可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置。
技术介绍
自然状态下，岩体一般处于三轴受压稳定状态，而地震发生时，横波和纵波的传播在岩体内会产生拉应力。尤其在地表岩体，例如陡峭边坡、危石等，由于岩体自重应力较小，强地震波产生的拉伸变形会远大于其原来稳定时的压缩变形，导致其内部沿某一方向产生较大的拉应力，其他方向仍处于受压状态。此时在地震荷载作用下易产生拉压应力破坏。岩体在拉压应力作用下的强度、变形、裂纹扩展等特征与三轴压缩条件下会有明显区别。因此三轴拉压应力作用下岩石力学性质的研究对地震荷载下边坡稳定性及滑坡防治均具有重要意义。目前对三轴拉压应力下岩石力学性质的试验研究相对较少，主要是因为现有试验技术很难实现拉应力和压应力的独立施加，现在进行三轴拉压试验的方法主要有两种：1、采用“狗骨”型试样，试样处于高压液体环境，高压液体同时提供侧向压力和竖向拉力；2、封闭空间内注入高压液体，高压液体施加侧向压力，同时给予上下拉头压力，上下压头竖向移动对试样产生拉伸作用。然而，这两种方法都是采用高压液体同时提供侧向压力和竖向拉力，两种力无法独立施加，换言之，两种方法均不能测试任意侧向压力作用下的岩石拉压性质。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种构造简单、测试结果准确、能够进行任意围压作用下岩石拉伸试验的装置及其使用方法，以解决现有技术中无法独立施加侧向压力和竖向拉力的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置，包括框架Ⅰ、框架Ⅱ、连接板、拉头Ⅰ、拉头Ⅱ和底板。所述框架Ⅰ包括横梁Ⅰ、支撑柱Ⅰ和支撑柱Ⅱ。所述横梁Ⅰ连接在支撑柱Ⅰ和支撑柱Ⅱ之间。所述横梁Ⅰ、支撑柱Ⅰ和支撑柱Ⅱ合围半包围空间ⅠS。所述横梁Ⅰ、支撑柱Ⅰ和支撑柱Ⅱ为一个整体。所述横梁Ⅰ顶面上具有沉头通孔Ⅰ。所述支撑柱Ⅰ上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅰ。所述支撑柱Ⅰ的底面上去除一个长方体A形成缺口Ⅰ。所述缺口Ⅰ连通矩形孔Ⅰ和支撑柱Ⅰ的一个侧面。所述缺口Ⅰ的一个出口在半包围空间ⅠS内。所述支撑柱Ⅰ的底面还具有若干个螺纹孔Ⅰ。所述支撑柱Ⅱ上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅱ。所述支撑柱Ⅱ的底面上去除一个长方体B形成缺口Ⅱ。所述缺口Ⅱ连通矩形孔Ⅱ和支撑柱Ⅱ的一个侧面。所述缺口Ⅱ的一个出口在半包围空间ⅠS内。所述支撑柱Ⅱ的底面还具有若干个螺纹孔Ⅱ。所述框架Ⅱ包括横梁Ⅱ、立柱Ⅰ和立柱Ⅱ。所述横梁Ⅱ连接在立柱Ⅰ和立柱Ⅱ之间。所述横梁Ⅱ、立柱Ⅰ和立柱Ⅱ合围半包围空间ⅡS。所述横梁Ⅱ、立柱Ⅰ和立柱Ⅱ为一个整体。所述横梁Ⅱ底面上具有沉头通孔Ⅱ。所述立柱Ⅰ的顶面上具有若干个螺纹孔Ⅲ。所述立柱Ⅱ的顶面上具有若干个螺纹孔Ⅳ。所述连接板两端分别搭设在立柱Ⅰ和立柱Ⅱ的顶面上。所述连接板的板面上具有若干个沉头通孔Ⅲ。这些沉头通孔Ⅲ中具有内六角螺栓。这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅲ后旋入螺纹孔Ⅲ或螺纹孔Ⅳ中，将连接板和框架Ⅱ固定连接。所述上压板的上板面还具有滚珠阵列。所述框架Ⅰ、框架Ⅱ和连接板构成组合件。所述组合件中，横梁Ⅰ位于横梁Ⅱ的上方，连接板位于横梁Ⅰ的上方。所述立柱Ⅰ插入矩形孔Ⅰ中。所述立柱Ⅱ插入矩形孔Ⅱ中。所述横梁Ⅱ的两端分别嵌入缺口Ⅰ和缺口Ⅱ中。所述半包围空间ⅠS和半包围空间ⅡS组合成空间S。所述框架Ⅱ可竖向运动。所述拉头Ⅰ为刚性圆柱体。所述拉头Ⅰ的上表面具有螺纹孔Ⅴ。所述拉头Ⅱ为刚性圆柱体。所述拉头Ⅱ的下表面具有螺纹孔Ⅵ。试样是一个置于空间S内的圆柱体。这个圆柱体的上表面粘贴拉头Ⅰ的下表面，下表面粘贴拉头Ⅱ的上表面。所述拉头Ⅰ通过内六角螺栓与横梁Ⅰ连接，这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅰ后，旋入螺纹孔Ⅴ中。所述拉头Ⅱ通过内六角螺栓与横梁Ⅱ连接，这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅱ后，旋入螺纹孔Ⅵ中。所述底板的板面上具有若干个沉头通孔Ⅳ。所述沉头通孔Ⅳ中具有内六角螺栓。这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅳ后旋入螺纹孔Ⅰ或螺纹孔Ⅱ中，将底板固定在框架Ⅰ下方。所述组合件置于压力室内。所述压力室为三轴试验机的液压室。所述组合件的上方和下方分别与试验机加载头Ⅰ和试验机加载头Ⅱ接触。所述试验机加载头Ⅰ的下端作用于连接板。所述试验机加载头Ⅱ的上端搁置底板。试验时，框架Ⅱ向下运动，带动拉头Ⅱ向下运动。本专利技术还公开一种关于上述可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置的使用方法，包括以下步骤：1)将拉头Ⅰ和拉头Ⅱ与试样对中。试样上下表面采用强力胶分别粘贴拉头Ⅰ与拉头Ⅱ，形成组装体。2)待强力胶完全凝固后，采用热缩管包裹所述组装体。使用热风机加热热缩管。热缩管收缩后，贴附于组装体表面。3)将组装体置于空间S内。通过内六角螺栓将拉头Ⅰ与横梁Ⅰ连接，拉头Ⅱ与横梁Ⅱ连接。4)将组合件置于压力室内，采用试验机围压加载系统加载围压至设定值。5)通过试验机加载头Ⅰ和试验机加载头Ⅱ施加竖向荷载，直到试样破坏。试样破坏后立即关闭试验机加载系统。进一步，所述上拉头和下拉头的直径与试样直径相同。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的：A.结构简易，性能可靠；B.框架设计将试验机竖向压力转为岩石试样的拉应力，操作简单，易于控制；C.本专利技术装置可在现有三轴压缩试验机上使用，无需专门配备试验系统，大幅降低试验成本的同时保证了试验结果的准确；D.本专利技术可以进行任意围压作用下的岩石试样拉伸试验，轴向拉力和围压相互独立。附图说明图1为试验加载示意图；图2为框架Ⅰ结构示意图；图3为框架Ⅰ剖面图；图4为框架Ⅰ仰视图；图5为框架Ⅱ结构示意图；图6为连接板俯视图；图7为组合件结构示意图；图8为拉头Ⅰ结构示意图；图9为拉头Ⅱ仰视图；图10为垫板仰视图。图中：半包围空间ⅠS1、半包围空间ⅡS2、空间S、框架Ⅰ1、横梁Ⅰ101、沉头通孔Ⅰ1011、支撑柱Ⅰ102、矩形孔Ⅰ1021、缺口Ⅰ1022、螺纹孔Ⅰ1023、支撑柱Ⅱ103、矩形孔Ⅱ1031、缺口Ⅱ1032、螺纹孔Ⅱ1033、框架Ⅱ2、横梁Ⅱ201、沉头通孔Ⅱ2011、立柱Ⅰ202、螺纹孔Ⅲ2021、立柱Ⅱ203、螺纹孔Ⅳ2031、连接板3、滚珠阵列Ⅰ301、沉头通孔Ⅲ302、拉头Ⅰ4、螺纹孔Ⅴ401、拉头Ⅱ40、螺纹孔Ⅵ4001、底板5、沉头通孔Ⅳ501、试样6、试验机加载头Ⅰ7、试验机加载头Ⅱ70、压力室8、热缩管9。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：本实施例公开一种可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置，包括框架Ⅰ1、框架Ⅱ2、连接板3、拉头Ⅰ4、拉头Ⅱ40和底板5。参见图2、图3和图4，所述框架Ⅰ1包括横梁Ⅰ101、支撑柱Ⅰ102和支撑柱Ⅱ103。所述横梁Ⅰ101连接在支撑柱Ⅰ102和支撑柱Ⅱ103之间，三者上表面平齐。所述横梁Ⅰ101、支撑柱Ⅰ102和支撑柱Ⅱ103合围半包围空间ⅠS1。所述横梁Ⅰ101、支撑柱Ⅰ102和支撑柱Ⅱ103为一个整体。所述横梁Ⅰ101顶面上具有沉头通孔Ⅰ1011。所述沉头通孔Ⅰ1011中具有内六角螺栓。所述支撑柱Ⅰ102上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅰ1021。所述支撑柱Ⅰ102的底面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置，其特征在于，包括框架Ⅰ(1)、框架Ⅱ(2)、连接板(3)、拉头Ⅰ(4)、拉头Ⅱ(40)和底板(5)；所述框架Ⅰ(1)包括横梁Ⅰ(101)、支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)；所述横梁Ⅰ(101)连接在支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)之间；所述横梁Ⅰ(101)、支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)合围半包围空间Ⅰ(S1)；所述横梁Ⅰ(101)、支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)为一个整体；所述横梁Ⅰ(101)顶面上具有沉头通孔Ⅰ(1011)；所述支撑柱Ⅰ(102)上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅰ(1021)；所述支撑柱Ⅰ(102)的底面上去除一个长方体(A)形成缺口Ⅰ(1022)；所述缺口Ⅰ(1022)连通矩形孔Ⅰ(1021)和支撑柱Ⅰ(102)的一个侧面；所述缺口Ⅰ(1022)的一个出口在半包围空间Ⅰ(S1)内；所述支撑柱Ⅰ(102)的底面还具有若干个螺纹孔Ⅰ(1023)；所述支撑柱Ⅱ(103)上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅱ(1031)；所述支撑柱Ⅱ(103)的底面上去除一个长方体(B)形成缺口Ⅱ(1032)。所述缺口Ⅱ(1032)连通矩形孔Ⅱ(1031)和支撑柱Ⅱ(103)的一个侧面；所述缺口Ⅱ(1032)的一个出口在半包围空间Ⅰ(S1)内；所述支撑柱Ⅱ(103)的底面还具有若干个螺纹孔Ⅱ(1033)；所述框架Ⅱ(2)包括横梁Ⅱ(201)、立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)；所述横梁Ⅱ(201)连接在立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)之间；所述横梁Ⅱ(201)、立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)合围半包围空间Ⅱ(S2)；所述横梁Ⅱ(201)、立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)为一个整体；所述横梁Ⅱ(201)底面上具有沉头通孔Ⅱ(2011)；所述立柱Ⅰ(202)的顶面上具有若干个螺纹孔Ⅲ(2021)；所述立柱Ⅱ(203)的顶面上具有若干个螺纹孔Ⅳ(2031)；所述连接板(3)两端分别搭设在立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)的顶面上；所述连接板(3)的板面上具有若干个沉头通孔Ⅲ(302)；这些沉头通孔Ⅲ(302)中具有内六角螺栓；这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅲ(302)后旋入螺纹孔Ⅲ(2021)或螺纹孔Ⅳ(2031)中，将连接板(3)和框架Ⅱ(2)固定连接；所述上压板(3)的上板面还具有滚珠阵列(301)；所述框架Ⅰ(1)、框架Ⅱ(2)和连接板(3)构成组合件；所述组合件中，横梁Ⅰ(101)位于横梁Ⅱ(201)的上方，连接板(3)位于横梁Ⅰ(101)的上方；所述立柱Ⅰ(202)插入矩形孔Ⅰ(1021)中；所述立柱Ⅱ(203)插入矩形孔Ⅱ(1031)中；所述横梁Ⅱ(201)的两端分别嵌入缺口Ⅰ(1022)和缺口Ⅱ(1032)中；所述半包围空间Ⅰ(S1)和半包围空间Ⅱ(S2)组合成空间(S)；所述框架Ⅱ(2)可竖向运动；所述拉头Ⅰ(4)为刚性圆柱体；所述拉头Ⅰ(4)的上表面具有螺纹孔Ⅴ(401)；所述拉头Ⅱ(40)为刚性圆柱体；所述拉头Ⅱ(40)的下表面具有螺纹孔Ⅵ(4001)；所述试样(6)是一个置于空间(S)内的圆柱体；这个圆柱体的上表面粘贴拉头Ⅰ(4)的下表面，下表面粘贴拉头Ⅱ(40)的上表面；所述拉头Ⅰ(4)通过内六角螺栓与横梁Ⅰ(101)连接，这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅰ(1011)后，旋入螺纹孔Ⅴ(401)中；所述拉头Ⅱ(40)通过内六角螺栓与横梁Ⅱ(201)连接，这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅱ(2011)后，旋入螺纹孔Ⅵ(4001)中；所述底板(5)的板面上具有若干个沉头通孔Ⅳ(501)；所述沉头通孔Ⅳ(501)中具有内六角螺栓；这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅳ(501)后旋入螺纹孔Ⅰ(1016)或螺纹孔Ⅱ(1026)中，将底板(5)固定在框架Ⅰ(1)下方；所述组合件置于压力室(8)内；所述压力室(8)为三轴试验机的液压室；所述组合件的上方和下方分别与试验机加载头Ⅰ(7)和试验机加载头Ⅱ(70)接触；所述试验机加载头Ⅰ(7)的下端作用于连接板(3)；所述试验机加载头Ⅱ(70)的上端搁置底板(5)；试验时，框架Ⅱ(2)向下运动，带动拉头Ⅱ(40)向下运动。...
【技术特征摘要】
1.一种可在三轴压缩试验机上使用的岩石三轴拉压试验装置，其特征在于，包括框架Ⅰ(1)、框架Ⅱ(2)、连接板(3)、拉头Ⅰ(4)、拉头Ⅱ(40)和底板(5)；所述框架Ⅰ(1)包括横梁Ⅰ(101)、支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)；所述横梁Ⅰ(101)连接在支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)之间；所述横梁Ⅰ(101)、支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)合围半包围空间Ⅰ(S1)；所述横梁Ⅰ(101)、支撑柱Ⅰ(102)和支撑柱Ⅱ(103)为一个整体；所述横梁Ⅰ(101)顶面上具有沉头通孔Ⅰ(1011)；所述支撑柱Ⅰ(102)上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅰ(1021)；所述支撑柱Ⅰ(102)的底面上去除一个长方体(A)形成缺口Ⅰ(1022)；所述缺口Ⅰ(1022)连通矩形孔Ⅰ(1021)和支撑柱Ⅰ(102)的一个侧面；所述缺口Ⅰ(1022)的一个出口在半包围空间Ⅰ(S1)内；所述支撑柱Ⅰ(102)的底面还具有若干个螺纹孔Ⅰ(1023)；所述支撑柱Ⅱ(103)上开有贯穿其顶底面的矩形孔Ⅱ(1031)；所述支撑柱Ⅱ(103)的底面上去除一个长方体(B)形成缺口Ⅱ(1032)。所述缺口Ⅱ(1032)连通矩形孔Ⅱ(1031)和支撑柱Ⅱ(103)的一个侧面；所述缺口Ⅱ(1032)的一个出口在半包围空间Ⅰ(S1)内；所述支撑柱Ⅱ(103)的底面还具有若干个螺纹孔Ⅱ(1033)；所述框架Ⅱ(2)包括横梁Ⅱ(201)、立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)；所述横梁Ⅱ(201)连接在立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)之间；所述横梁Ⅱ(201)、立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)合围半包围空间Ⅱ(S2)；所述横梁Ⅱ(201)、立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)为一个整体；所述横梁Ⅱ(201)底面上具有沉头通孔Ⅱ(2011)；所述立柱Ⅰ(202)的顶面上具有若干个螺纹孔Ⅲ(2021)；所述立柱Ⅱ(203)的顶面上具有若干个螺纹孔Ⅳ(2031)；所述连接板(3)两端分别搭设在立柱Ⅰ(202)和立柱Ⅱ(203)的顶面上；所述连接板(3)的板面上具有若干个沉头通孔Ⅲ(302)；这些沉头通孔Ⅲ(302)中具有内六角螺栓；这些内六角螺栓穿过沉头通孔Ⅲ(302)后旋入螺纹孔Ⅲ(2021)或螺纹孔Ⅳ(2031)中，将连接板(3)和框架Ⅱ(2)固定连接；所述上压板(3)的上板面还具有滚珠阵列(301)；所述框架Ⅰ(1)、框架Ⅱ(2)和连接板(3)构成组合件；所述组合件中，横梁Ⅰ(101)位于横梁Ⅱ(201)的上方，连接板(3)位于横梁Ⅰ(101)的上方；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄达，朱谭谭，岑夺丰，曾彬，陈福勇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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