一种测试岩石抗拉强度的试验装置和试验方法，装置：通过在水平轴体外部设置沿其轴向套设的膨胀管体，膨胀管体内部设置液体密封腔，密封腔体在其内部注充有压力液体时管体沿其径向进行膨胀，设置于膨胀管体外部的柔性垫圈在管体膨胀作用下，与管体外壁紧密贴合，同时推动柔性垫圈沿其径向向其外部套设的环形岩石试样移动，最终与环形岩石试样内壁紧密贴合，并将膨胀管体的压力均匀传递至环形岩石试样，使其发生变形与破坏，设置在柔性垫圈内的压力传感器所采集到的压力即为环形岩石试样所受拉力；方法：准备环形岩石试样并分别测量得到内径和外径平均值；调试设备对岩石试样进行压力测试得到岩石抗拉强度计算公式，实现了对岩石抗拉性能研究。对岩石抗拉性能研究。对岩石抗拉性能研究。
【技术实现步骤摘要】
一种测试岩石抗拉强度的试验装置和试验方法
[0001]本专利技术涉及一种测试岩石抗拉强度的试验装置和试验方法，属于岩石力学试验
技术介绍
[0002]岩石的抗拉强度是其力学性能的重要指标之一。目前，岩石抗拉强度的测试方法主要有间接法和直接法，间接法包括劈裂法和霍普金森杆实验；直接法主要是通过粘结或者加持对试样进行加载。
[0003]由于间接法预选规定了试样破坏的方向，因此测得的抗拉强度并不准确，而直接法中的粘结法由于粘结剂的作用，会影响试样两端应力的分布，加持法则由于两端加持会引起应力集中，因此测得的抗拉强度均会失真，不利于岩石力学性能的研究。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种测试岩石抗拉强度的试验装置和试验方法，该装置和方法能够避免应力集中和偏心受拉的现象，实现岩石均匀受力，测试精度高，准确性强，且易于操作。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种测试岩石抗拉强度的试验装置，包括底座，底座上端面左右两侧对称设置有一对纵向支柱，纵向支柱之间连接有水平设置的轴体，所述轴体上设有沿其轴向同轴套设的膨胀管体，膨胀管体内部设有压力液体密封腔，所述密封腔在压力作用下具有径向膨胀系数；膨胀管体一端设有进液口，进液口一端与密封腔连通，另一端与液压系统连接；
[0006]在膨胀管体外圆周设有沿其轴向同轴套设的柔性垫圈，柔性垫圈内部设有压力传感器，所述压力传感器与无纸记录仪连接；柔性垫圈的内壁在膨胀管体受压膨胀时与膨胀管体外圆周完全接触配合；
[0007]在柔性垫圈的外圆周设有沿其轴向同轴套设的环形岩石试样，所述环形岩石试样的内壁在膨胀管体受压膨胀时与柔性垫圈外圆周完全接触配合。
[0008]进一步地，所述膨胀管体的材质为耐压弹性材料，其径向膨胀系数为1.1～1.2。
[0009]进一步地，所述的柔性垫圈为橡胶材质，所述压力液体为压力水。
[0010]进一步地，所述的膨胀管体、柔性垫圈和环形岩石试样组成的试验主体外部罩设有透明钢化玻璃罩。
[0011]进一步地，所述的膨胀管体的轴向长度不小于柔性垫圈的轴线长度，柔性垫圈的轴线长度不小于环形岩石试样的轴向长度。
[0012]与现有技术相比，该试验装置通过在水平轴体外部设置沿其轴向套设的膨胀管体，膨胀管体内部设置液体密封腔，密封腔体在其内部注充有压力液体时管体沿其径向进行膨胀，设置于膨胀管体外部的柔性垫圈在管体膨胀作用下，与管体外壁紧密贴合，同时推动柔性垫圈沿其径向向其外部套设的环形岩石试样移动，最终与环形岩石试样内壁紧密贴
合，并将膨胀管体的压力均匀传递至环形岩石试样，使其发生变形与破坏；设置在柔性垫圈内的压力传感器所采集到的压力即为环形岩石试样所受拉力，该拉力值经无纸记录仪进行记录和保存，为后续的岩石抗拉强度计算提供数据基础；该装置能够将压力经膨胀管体和柔性垫圈均匀的传递至整个环形岩石试样，有效避免了应力集中和偏心受拉的现象，岩石均匀受力，测试精度高，准确性强。
[0013]本专利技术还提供了一种测试岩石抗拉强度的试验方法，包括如下步骤：
[0014]S1：准备n个环形岩石试样并依次对其编号，编号分别为1、2、3、
…
n；沿各环形岩石试样径向分别取两条相互垂直的直线A和直线B，分别测量各环形岩石试样直线A与外径相交的两个点之间的距离以及直线B与外径相交的两个点之间的距离后取平均值，得到各环形岩石试样的外径平均值D
i外
；分别测量各环形岩石试样直线A与内径相交的两个点之间的距离以及直线B与内径相交的两个点之间的距离后取平均值，得到各环形岩石试样的内径平均值D
i内
；i取值为1、2、3、
…
n,n为正整数；
[0015]S2：将柔性垫圈套设于膨胀管体外部，将1号环形岩石试样套设于柔性垫圈外部，将无纸记录仪与压力传感器以及液压系统与膨胀管体连接到位；
[0016]S3：打开无纸记录仪，启动液压系统，随着压力液体不断进入膨胀管体密封腔，密封腔沿径向进行膨胀，与柔性垫圈完全接触后，推动柔性垫圈沿径向向1号环形岩石试样的方向运动并逐渐与环形岩石试样内壁完全贴合，直至1号环形岩石试样发生破坏，停止加压；与此同时，柔性垫圈内的压力传感器将柔性垫圈内部的压力实时传送至无纸记录仪进行保存，得到1号环形岩石试样发生破坏时的压力值；
[0017]S4：重复步骤S2和S3的操作方法，依次得到2号、3号、
…
n号环形岩石试样发生破坏时的压力值；最终分别得到n个环形岩石试样受拉破坏时的压力值P
i
；i取值为1、2、3、
…
n,n为正整数；
[0018]S5：根据步骤S3和S4得到的数据进行岩石抗拉强度计算公式：
[0019][0020]式中，i取值为1、2、3、
…
n,n为正整数。
[0021]该方法能够将压力经膨胀管体和柔性垫圈均匀的传递至整个环形岩石试样，有效避免了应力集中和偏心受拉的现象，岩石受力均匀，测试精度高，准确性强，且易于操作，实现了对岩石抗拉性能的力学研究。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的结构示意图；
[0023]图2是环形岩石试样内径、外径以及受拉破坏时的压力值示意图。
[0024]图中：1、底座，2、纵向支柱，3、轴体，4、膨胀管体，5、液压系统，6、柔性垫圈，7、压力传感器，8、无纸记录仪，9、环形岩石试样，10、透明钢化玻璃罩。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0026]如图1所示，一种测试岩石抗拉强度的试验装置，包括底座1，底座上端面左右两侧对称设置有一对纵向支柱2，纵向支柱2之间连接有水平设置的轴体3，所述轴体3上设有沿其轴向同轴套设的膨胀管体4，膨胀管体内部设有压力液体密封腔，所述密封腔在压力作用下具有径向膨胀系数；膨胀管体4一端设有进液口，进液口一端与密封腔连通，另一端与液压系统5连接；
[0027]在膨胀管体4外圆周设有沿其轴向同轴套设的柔性垫圈6，柔性垫圈6内部设有压力传感器7，所述压力传感器7与无纸记录仪8连接；柔性垫圈6的内壁在膨胀管体受压膨胀时与膨胀管体4外圆周完全接触配合；
[0028]在柔性垫圈6的外圆周设有沿其轴向同轴套设的环形岩石试样9，所述环形岩石试样9的内壁在膨胀管体受压膨胀时与柔性垫圈6外圆周完全接触配合。
[0029]为了保证膨胀效果，所述膨胀管体4的材质为耐压弹性材料，其径向膨胀系数为1.1～1.2。
[0030]优选地，所述的柔性垫圈6为橡胶材质，所述压力液体为压力水；液压系统的压力变送器量程为0～20.0MPa，测量精度为
±
0.2kPa。
[0031]为了防止环形岩石试样被破坏时飞溅物伤人，同时为了便于观察实验的状态，所述的膨胀管体、柔性垫圈和环形岩石试样组成的试验主体外部罩设有透明钢化玻璃本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测试岩石抗拉强度的试验装置，其特征在于，包括底座(1)，底座(1)上端面左右两侧对称设置有一对纵向支柱(2)，纵向支柱(2)之间连接有水平设置的轴体(3)，所述轴体(3)上设有沿其轴向同轴套设的膨胀管体(4)，膨胀管体(4)内部设有压力液体密封腔，所述密封腔在压力作用下具有径向膨胀系数；膨胀管体(4)一端设有进液口，进液口一端与密封腔连通，另一端与液压系统(5)连接；在膨胀管体(4)外圆周设有沿其轴向同轴套设的柔性垫圈(6)，柔性垫圈(6)内部设有压力传感器(7)，所述压力传感器(7)与无纸记录仪(8)连接；柔性垫圈(6)的内壁在膨胀管体(4)受压膨胀时与膨胀管体(4)外圆周完全接触配合；在柔性垫圈(6)的外圆周设有沿其轴向同轴套设的环形岩石试样(9)，所述环形岩石试样(9)的内壁在膨胀管体(4)受压膨胀时与柔性垫圈(6)外圆周完全接触配合。2.根据权利要求1所述的一种测试岩石抗拉强度的试验装置，其特征在于，所述膨胀管体(4)的材质为耐压弹性材料，其径向膨胀系数为1.1～1.2。3.根据权利要求1或2所述的一种测试岩石抗拉强度的试验装置，其特征在于，所述的柔性垫圈(6)为橡胶材质；所述压力液体为压力水。4.根据权利要求3所述的一种测试岩石抗拉强度的试验装置，其特征在于，所述的膨胀管体(4)、柔性垫圈(6)和环形岩石试样(9)组成的试验主体外部罩设有透明钢化玻璃罩(10)。5.根据权利要求4所述的一种测试岩石抗拉强度的试验装置，其特征在于，所述的膨胀管体(4)的轴向长度不小于柔性垫圈(6)的轴线长度，柔性垫圈(6)的轴线长度不小于环形岩石试样(9)的轴向长度。6.一种测试岩石抗拉强度的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：准备n个环形岩石试样(9)并依次对其编号，编号分别为1、2、3、
…
n...
【专利技术属性】
技术研发人员：仇培涛，张连英，浦海，吴疆宇，李兵，于洋，宗德媛，毕晓茜，马超，赵众，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。