CN102914469A - 层状结构岩体纵向力施加与检测装置 - Google Patents

层状结构岩体纵向力施加与检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种层状结构岩体纵向力施加与检测装置，所述的装置包括若干根平行设置的拉杆、至少两个平行设置的第一挡板和第二挡板、设置在两个挡板之间的试件固定架、拉杆传感器和试件传感器，所述的挡板上设有与拉杆相配的孔，拉杆端部通过相应的孔安装在挡板上；所述的拉杆传感器设置在第一挡板外侧的拉杆上，试件传感器设置在第二挡板与试件固定架之间，所述的拉杆传感器和试件传感器经应变仪连接至计算机。本发明结构简单、造价低廉，既可以实现纵向力的施加，又可以对变化的纵向力进行检测；而且对于所施加纵向力的大小不限；另外，本发明通过计算机自动记录纵向力的变化过程，具有使用方便、检测结果直观、易于掌握等优点。

Description

层状结构岩体纵向力施加与检测装置
技术领域
本发明属于岩土力学领域，具体地说是涉及一种层状结构岩体纵向力施加与检测装置。
背景技术
层状结构岩体是一种工程中常见的岩体结构类型，作用在岩体上的地应力可以简化为平行于层面的力和垂直于层面的力，平行于层面的力称为纵向力，垂直于层面的力称为横向力。纵向力的大小对于层状结构岩体的力学性质有显著的影响，因此在实验室研究层状结构岩体的力学性质时，必须对试件施加纵向力。在横向力的作用下，试件发生横向变形，同时纵向力也会发生变化，这就需要对变化中的纵向力进行测量。试验所用试件包括单层岩石、多层岩石，也可以是用模型材料制作的岩石模型。
目前，可以施加并检测纵向力的装置主要有两种：第一种是由四根拉杆与两块挡板组成，可以通过拧紧拉杆上的螺母对试件施加初始纵向力，并在拉杆上布置应变片来测量纵向力；此装置只能对试件施加较小的纵向力，此外需要在拉杆上粘贴应变片，从测得的应变值得到纵向力还需要对拉杆进行标定，准备工作量较大。第二种是用传力装置施加纵向力，此类装置结构复杂，造价高，大大提升了使用成本。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种层状结构岩体纵向力施加与检测装置。
一种层状结构岩体纵向力施加与检测装置，所述的装置包括若干根平行设置的拉杆、至少两个平行设置的第一挡板和第二挡板、设置在两个挡板之间的试件固定架、拉杆传感器和试件传感器，所述的挡板上设有与拉杆相配的孔，拉杆端部通过相应的孔安装在挡板上；所述的拉杆传感器设置在第一挡板外侧的拉杆上，试件传感器设置在第二挡板与试件固定架之间，所述的拉杆传感器和试件传感器经应变仪连接至计算机。
优选地，所述拉杆的端部通过内螺母和外螺母安装在挡板上。
优选地，所述的每根拉杆上设置有一拉杆传感器。
优选地，所述装置的拉杆数量为四根，拉杆传感器数量为四只，试件传感器数量为两只。
优选地，所述每根拉杆的端部各配备四个螺母，包括两个内螺母和两个外螺母。
优选地，所述的两只试件传感器对称设置在装置纵向中心线两侧。
    优选地，所述的四根拉杆沿装置纵向中心线对称设置。
优选地，所述的第二挡板外侧还设有第三挡板，第三挡板上设有孔与拉杆通过螺纹连接，第三挡板上固定有千斤顶，千斤顶作用于第二挡板。可以根据实际需要施加较大的纵向力并进行检测。
优选地，所述的第一挡板、第二挡板和试件固定架三者的底部处于同一平面上。
本发明装置工作时，试件轴线要与装置纵向中心线重合，试件可以是单层岩石或多层岩石，也可以是模型材料制作的岩石。
本发明结构简单、造价低廉，既可以实现纵向力的施加，又可以对变化的纵向力进行检测；而且对于所施加纵向力的大小不限，既可以施加较大的纵向力，也可以施加较小的纵向力；另外，本发明通过计算机自动记录纵向力的变化过程，具有使用方便、检测结果直观、易于掌握等优点。
附图说明
图1是本发明装置一种实施方式的结构示意图。
图2是本发明装置另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
参照图1，一种层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其包括四根平行设置的拉杆6、两个平行设置的第一挡板10和第二挡板1、设置在两个挡板之间的试件固定架9、四只拉杆传感器7和两只试件传感器5，每根拉杆6的端部各配备四个螺母，包括两个内螺母2和两个外螺母4和12，挡板上设有与拉杆相配的孔，拉杆6端部通过相应的孔及内外螺母安装在挡板上，四根拉杆沿装置纵向中心线对称设置；拉杆传感器7设置在第一挡板10外侧的拉杆上且每根拉杆上均设置有一拉杆传感器7；试件固定架9与试件传感器5接触面加工出两个凹槽，用于传感器定位，两只试件传感器5设置在第二挡板1与试件固定架9之间且沿装置的纵向中心线对称设置；拉杆传感器7和试件传感器5经应变仪连接至计算机。
本发明装置工作时，先在试件固定架9与第一挡板10之间固定试件，试件轴线要与装置纵向中心线重合。再在压力机的下压板上设置支撑横梁13，然后将安装了试件的装置放置在支撑横梁13上。由于第一挡板10、第二挡板1和试件固定架9三者的底部处于同一平面上，故第一挡板10、第二挡板1和试件固定架9底部均与支撑横梁13直接接触。
试验时先松开所有内螺母2，然后用扳手均匀旋紧外螺母4或12对试件3施加纵向力至预定值，再拧紧内螺母2以定位挡板1和10。
施加纵向力时，用四只拉杆传感器7测量拉杆的拉力，通过调整外螺母4或12的松紧来调整拉力的大小，使四根拉杆的拉力值接近，以保证试件3的纵向力与试件轴线平行。
然后用压力机的上压板对试件3施加横向力，试件3受到的纵向力开始也发生变化，此时的纵向力由试件传感器5测量。试件传感器5连接到应变仪，应变仪再与计算机连接，由计算机自动记录纵向力的变化过程。
当需要施加较大的纵向力时，可以在上述装置中附加一个千斤顶，即如图2所示。第二挡板1外侧设有第三挡板11，第三挡板11上设有孔与拉杆6通过螺纹连接，第三挡板11上固定有千斤顶8，千斤顶8作用于第二挡板1。
试验时，先松开所有内螺母2，再用千斤顶8对第二挡板1施加压力，此时拉杆受拉力作用。当压力达到预定值时，拧紧外螺母12，再拧紧所有内螺母2，卸掉千斤顶压力，完成对试件的纵向加压。四只拉杆传感器7测量拉杆的拉力，通过调整外螺母4或12的松紧来调整拉力的大小，使四根拉杆的拉力值接近，以保证试件3的纵向力与试件轴线平行。之后再用压力机的上压板对试件3施加横向力，步骤同上，不再赘述。

Claims (9)

1.一种层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述的装置包括若干根平行设置的拉杆、至少两个平行设置的第一挡板和第二挡板、设置在两个挡板之间的试件固定架、拉杆传感器和试件传感器，所述的挡板上设有与拉杆相配的孔，拉杆端部通过相应的孔安装在挡板上；所述的拉杆传感器设置在第一挡板外侧的拉杆上，试件传感器设置在第二挡板与试件固定架之间，所述的拉杆传感器和试件传感器经应变仪连接至计算机。
2.根据权利要求1所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述拉杆的端部通过内螺母和外螺母安装在挡板上。
3.根据权利要求1所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述的每根拉杆上设置有一拉杆传感器。
4.根据权利要求3所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述装置的拉杆数量为四根，拉杆传感器数量为四只，试件传感器数量为两只。
5.根据权利要求4所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述每根拉杆的端部各配备四个螺母，包括两个内螺母和两个外螺母。
6.根据权利要求4所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述的两只试件传感器对称设置在装置纵向中心线两侧。
7.根据权利要求4所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述的四根拉杆沿装置纵向中心线对称设置。
8.根据权利要求1～7之一所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述的第二挡板外侧还设有第三挡板，第三挡板上设有孔与拉杆通过螺纹连接，第三挡板上固定有千斤顶，千斤顶作用于第二挡板。
9.根据权利要求1所述的层状结构岩体纵向力施加与检测装置，其特征在于：所述的第一挡板、第二挡板和试件固定架三者的底部处于同一平面上。
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