【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测力试验，特别是指一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备装置及制备方法。
技术介绍
1、充填采矿应用广泛，是保障矿山安全的重要举措。其中，矿山充填体抗拉强度尤为重要，拉伸试验是金属材料中最广泛使用的力学性能试验方法之一，利用抗拉强度试验装置进行拉伸试验得到的数据可以确定材料的基本力学性能指标，强度指标如弹性极限、屈服强度和抗拉强度；塑性指标如断后伸长率、断面收缩率。其测试方法有直接拉伸试验、劈裂抗拉试验、巴西劈裂试验等，由于直接拉伸试验存在试样夹持困难、端部应力集中显著、试验成功率低等诸多局限性，而劈裂抗拉强度试验和巴西劈裂试验过程中存在局部压缩情况，试件的受力情况与纯拉伸试验尚有一定出入。在矿上实际充填过程中，由于充填工艺的限制，形成的充填体结构往往呈现分层面现象，而此分层面出现在一定程度上导致充填体的抗拉强度减小，直接拉伸试验和巴西劈裂试验不能准确测量该分层面充填体的抗拉强度。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备装置及制备方法，以解决目前利用抗拉强度试验装置对试样进行拉伸试验时，存在试样夹持困难、端部应力集中显著、试验成功率低等局限性，从而导致试样受力不均衡、试验过程操作繁琐以及试验结果误差较大的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备装置，包括模型箱体，所述模型箱体的顶端开口，并与顶部挡板可拆卸连接，所述模型箱体的底端开口，并与底部挡板
4、其中，所述上部拉伸器安装在所述顶部挡板的中心处，所述上部拉伸器包括上部持力夹具、上部定位杆和上部固定器，其中，所述上部持力夹具位于所述模型箱体的外部，所述上部定位杆能够与所述顶部挡板固定滑槽滑动连接，所述上部固定器位于所述模型箱体的内部；所述下部拉伸器安装在所述底部挡板的中心处，所述下部拉伸器包括下部持力夹具、下部定位杆和下部固定器，其中，所述下部持力夹具位于所述模型箱体的外部，所述下部定位杆能够与所述底部挡板固定滑槽滑动连接，所述下部固定器位于所述模型箱体的内部。
5、其中，所述制备装置还包括驱动机构和传送带，所述传送带套设在所述下部持力夹具外侧，所述驱动机构用于驱动所述传送带转动，以带动所述下部拉伸器旋转。
6、其中，所述模型箱体的底部设置有卡槽，所述卡槽对称设置在所述模型箱体的内侧壁上，所述底部挡板能够沿所述卡槽移入所述模型箱体底部。
7、其中，所述上部拉伸器和所述下部拉伸器的长度可调节，所述上部固定器包括二个交叉设置的镂空架，所述下部固定器与所述上部固定器的结构相同。
8、其中，所述上部拉伸器和所述下部拉伸器为金属材质，所述模型箱体为透明材质，且所述模型箱体的侧面设置有刻度线。
9、本专利技术还提供一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备方法，所述制备方法使用上述制备装置进行制备，包括如下步骤：
10、s1、将所述下部拉伸器和所述底部挡板安装至所述模型箱体的底部，并封堵所述底部挡板固定滑槽；
11、s2、在所述模型箱体中浇筑第一待测砂浆至中间位置；
12、s3、浇筑第二待测砂浆至所述模型箱体的顶部，并将所述上部拉伸器和所述顶部挡板安装至所述模型箱体的顶部；
13、s4、对制备装置进行养护，直至所述模型箱体内的分层充填体处于终凝状态，将终凝状态的分层充填体取出并养护至预定龄期。
14、其中，步骤s1包括以下具体步骤：
15、s11、将所述下部拉伸器的下部定位杆浸满胶水后放置在所述模型箱体底部的中心位置；
16、s12、将所述底部挡板穿过所述下部拉伸器的下部定位杆滑动安装至所述模型箱体底部。
17、其中，步骤s2包括以下具体步骤：
18、s21、在所述模型箱体的顶端开口处浇筑第一待测砂浆，待第一待测砂浆浆液位于所述模型箱体的中间位置时停止浇筑；
19、s22、转动所述下部拉伸器，使所述下部拉伸器的下部固定器对第一待测砂浆浆液进行搅拌，搅拌完成后静置预定时间。
20、其中，步骤s3包括以下具体步骤：
21、s31、浇筑第二待测砂浆至所述模型箱体的顶部；
22、s32、将所述上部拉伸器插入所述模型箱体内的第二待测砂浆的中间位置处；
23、s33、将所述顶部挡板穿过所述上部拉伸器的上部定位杆滑动安装至所述模型箱体顶部；
24、s34、转动所述上部拉伸器，使所述上部拉伸器的上部固定器对第二待测砂浆浆液进行搅拌，搅拌完成后静置预定时间，以获得分层充填体。
25、本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
26、上述方案中，所述制备装置的顶部挡板和底部挡板可滑动安装或拆卸，便于试样的浇筑和脱模，通过旋转上部拉伸器和下部拉伸器，能够对浆液材料进行搅拌混合，且在浆液凝固后，上部拉伸器和下部拉伸器能够为试样提供轴向拉力，使试样受到轴向拉力作用，进而获得砂浆类材料的抗拉强度参数，克服了试验装置不能直接测量试样分层面抗拉强度、测量指标不准确、试验操作方法繁琐等缺点。
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1.一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备装置，包括模型箱体，其特征在于，所述模型箱体的顶端开口，并与顶部挡板可拆卸连接，所述模型箱体的底端开口，并与底部挡板可拆卸连接；
2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述上部拉伸器安装在所述顶部挡板的中心处，所述上部拉伸器包括上部持力夹具、上部定位杆和上部固定器，其中，所述上部持力夹具位于所述模型箱体的外部，所述上部定位杆能够与所述顶部挡板固定滑槽滑动连接，所述上部固定器位于所述模型箱体的内部；
3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括驱动机构和传送带，所述传送带套设在所述下部持力夹具外侧，所述驱动机构用于驱动所述传送带转动，以带动所述下部拉伸器旋转。
4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述模型箱体的底部设置有卡槽，所述卡槽对称设置在所述模型箱体的内侧壁上，所述底部挡板能够沿所述卡槽移入所述模型箱体底部。
5.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述上部拉伸器和所述下部拉伸器的长度可调节，所述上部固定器包括二个交叉设置的镂空架，所述下部固定
6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述上部拉伸器和所述下部拉伸器为金属材质，所述模型箱体为透明材质，且所述模型箱体的侧面设置有刻度线。
7.一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备方法，其特征在于，所述制备方法使用权利要求1~6中任一项所述的制备装置进行制备，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1包括以下具体步骤：
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2包括以下具体步骤：
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3包括以下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于拉伸试验的分层充填体试样的制备装置，包括模型箱体，其特征在于，所述模型箱体的顶端开口，并与顶部挡板可拆卸连接，所述模型箱体的底端开口，并与底部挡板可拆卸连接；
2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述上部拉伸器安装在所述顶部挡板的中心处，所述上部拉伸器包括上部持力夹具、上部定位杆和上部固定器，其中，所述上部持力夹具位于所述模型箱体的外部，所述上部定位杆能够与所述顶部挡板固定滑槽滑动连接，所述上部固定器位于所述模型箱体的内部；
3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括驱动机构和传送带，所述传送带套设在所述下部持力夹具外侧，所述驱动机构用于驱动所述传送带转动，以带动所述下部拉伸器旋转。
4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述模型箱体的底部设置有卡槽，所述卡槽对称设置在所述模型箱体的内侧壁上，所述底部...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅军，金爱兵，杨传玺，李志豪，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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