CN103196759B - 用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及岩石断裂韧度测试领域,尤其涉及用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法。该检测装置包括轭架、两个位移传感器和夹具;所述夹具包括底座、设置在所述底座上的第一金属块和第二金属块;一个所述位移传感器位于所述第一金属块与所述轭架上设置的第三金属块之间,另一个所述位移传感器位于所述第二金属块与所述轭架上设置的第四金属块之间。该检测装置结构简单、适用,便于加工、调平和安装,且检测过程稳定性好,有利于消除三点弯试验夹具结构变形对施力点位移检测结果的影响,提高了施力点位移检测精度。

Description

用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及岩石断裂韧度测试领域,尤其涉及一种用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法。
背景技术
[0002] 岩石断裂韧度是岩石最为重要的参数和指标,它表征岩石材料抵抗裂纹扩展的能力或产生新裂纹表面所需克服的阻力。目前,V形切槽三点弯曲梁试样(CB)是国际岩石力学学会(ISRM)建议的岩石断裂韧度测试方法之一。
[0003] 使用该建议方法对V型切槽岩石试样进行岩石断裂韧度测试时,对岩石试样至少进行4次加载-卸载循环,在加卸载过程中引伸计连续测试施力点位移,得到载荷-施力点位移曲线,为对测试的断裂韧度值进行非线性修正提供依据。在施力点位移检测过程中,将轭架嵌入岩石试样的V型切槽内且固定,其中轭架的两侧分别设置有第三金属块和第四金属块,调节岩石试样使第三金属块和第四金属块的上表面在同一个水平面上;将三点弯试验夹具中的端板设置在岩石试样的上方,且通过螺钉与岩石试样定位,即螺钉穿过端板与岩石试样的两端接触;端板上设置有两个笔式引伸计,且一个笔式引伸计的下端与第三金属块的上表面接触,另一个笔式引伸计的下端与第四金属块的上表面接触;在岩石试样的上方对岩石试样施加多次载荷,岩石试样在每一次载荷时会发生变形,两个笔式引伸计检测施力点的位移变化,得到施力点位移。
[0004] 然而,端板通过螺钉与岩石试样定位,对岩石试样多次施加载荷时,岩石试样会发生形变,由于螺钉与岩石试样的两端仅仅通过接触使端板与岩石试样定位,而没有固定,因此端板与岩石试样的相对位置会在岩石试样多次变形时发生移动,从而导致设置在端板上的笔式引伸计的位置不稳定,从而降低了施力点位移的检测精度。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置及检测方法,以解决上述问题。
[0006] 为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
[0007] —种用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置,包括轭架、两个位移传感器和夹具;所述夹具包括底座、设置在所述底座上的第一金属块和第二金属块;所述轭架上设置有第三金属块和第四金属块;一个所述位移传感器位于所述第一金属块与所述第三金属块之间,另一个所述位移传感器位于所述第二金属块与所述第四金属块之间。
[0008] 与现有技术相比,本发明实施例的优点在于:该检测装置包括轭架、两个位移传感器和夹具,一个所述位移传感器位于所述第一金属块与所述轭架上设置的第三金属块之间,另一个所述位移传感器位于所述第二金属块与所述轭架上设置的第四金属块之间。对岩石试样加载时,第一金属块与第三金属块之间的位移传感器及第二金属块与第四金属块之间的传感器不会由于岩石试样的变形而发生位置的变动,即有利于消除三点弯试验夹具结构变形对施力点位移检测结果的影响,从而提高了施力点位移的检测精度。
附图说明
[0009] 图1为本发明实施例提供的用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置的结构示意图;
[0010] 图2为本发明实施例提供的夹具的结构示意图;
[0011] 图3为本发明实施例提供的轭架的结构示意图;
[0012] 图4为本发明实施例提供的检测方法步骤图。
具体实施方式
[0013] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0014] 如图1所示,本实施例提供一种用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置,包括轭架106、两个位移传感器110和夹具109 ;如图2和图3所示,所述夹具109包括底座601、设置在所述底座601上的第一金属块108和第二金属块605 ;所述轭架106上设置有第三金属块107和第四金属块701 ;—个所述位移传感器110位于所述第一金属块108与所述轭架106上设置的第三金属块107之间,另一个所述位移传感器位于所述第二金属块605与所述轭架106上设置的第四金属块701之间。
[0015] 具体地,在使用该检测装置时,将轭架106嵌入岩石试样的V型切槽内且固定,调节岩石试样使第三金属块107和第四金属块701的上表面在同一个水平面上;将所述夹具109置于岩石试样的下方,使第一金属块108位于第三金属块107的下方,第二金属块605位于第四金属块701的下方;再将一个所述位移传感器110置于所述第一金属块108与所述轭架106上设置的第三金属块107之间,另一个所述位移传感器置于所述第二金属块605与所述轭架106上设置的第四金属块701之间;在岩石试样的上方对岩石试样施加多次载荷,岩石试样在每一次载荷时会发生变形,两个位移传感器检测施力点的位移变化,得到施力点位移。而在测试过程中,位移传感器的位置不会由于岩石试样的变形而变动,即有利于消除三点弯试验夹具结构变形对施力点位移检测结果的影响,从而提高了检测精度。
[0016] 优选地,所述底座109包括底板601和与所述底板601垂直连接的第一板607和第二板602 ;所述第一板607和所述第二板602平行;所述第一金属块108设置在所述第一板607上;所述第二金属块605设置在所述第二板602上。即第一板、第二板和底板构成U型结构。
[0017] 进一步,该检测装置还包括第一角铁501和第二角铁604 ;所述第一角铁501的一侧与所述第一金属块108连接,另一侧与所述第一板607连接;所述第二角铁604的一侧与所述第二金属块605连接,另一侧与所述第二板602连接。当然,所述第一金属块108与第一板607还可以通过其它方式连接,对应地,所述第二金属块605与第二板602之间也可以通过其它方式连接。
[0018] 为了使所述第一角铁501在所述第一板607上调整位置以及使所述第二角铁604在所述第二板602上调整位置,所述第一板607设置有第一腰形槽606 ;所述第二板602设置有第二腰形槽603 ;所述第一板607通过螺栓穿过所述第一腰形槽606与所述第一角铁501连接;所述第二板602通过螺栓穿过所述第二腰形槽603与所述第二角铁604连接。
[0019] 优选地,所述第一腰形槽606和所述第二腰形槽603的中心线均垂直于所述底板。即该夹具109置于水平台面上时,所述第一腰形槽606和所述第二腰形槽603均竖直设置。
[0020] 优选地,所述位移传感器为引伸计。具体地,所述引伸计可以为笔式引伸计。当然,所述引伸计也可以为夹式引伸计。另外,所述传感器可以为其它装置;所述引伸计也可以为其它类型的引伸计。
[0021] 另外,本实施例还提供了一种使用上述检测装置用于施力点位移检测的检测方法,如图4所示,包括如下步骤:
[0022] 201,将轭架嵌入岩石试样的V型切槽内且使轭架的第三金属块和第四金属块的上表面在同一个水平面内;
[0023] 202,将所述夹具置于岩石试样的下方,且使第一金属块位于所述第三金属块的下方,第二金属块位于所述第四金属块的下方;
[0024] 203,将一个位移传感器置于所述第一金属块和所述第三金属块之间,将另一个位移传感器置于所述第二金属块和所述第四金属块之间;
[0025] 204,对岩石试样加载压力。
[0026] 优选地,使用加载装置对岩石试样加载压力。具体地,如图1所示,所述加载装置包括平台101、设置在平台上的支撑架102以及加载轴105。在进行施力点位移检测时,将岩石试样103置于所述支撑架上,使加载轴105对岩石试样103加载压力,其中加载位置位于所述岩石试样103的V型切槽104处。所述夹具109放置在所述平台101上,使一个所述位移传感器位于所述第一金属块与所述轭架上设置的第三金属块107之间,另一个所述位移传感器位于所述第二金属块与所述轭架上设置的第四金属块701之间,传感器的位置稳定性好。
[0027] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于岩石断裂韧度测试的施力点位移检测装置,其特征在于,包括轭架、两个位移传感器和夹具; 所述夹具包括底座、设置在所述底座上的第一金属块和第二金属块;所述轭架上设置有第三金属块和第四金属块; 一个所述位移传感器位于所述第一金属块与所述第三金属块之间,另一个所述位移传感器位于所述第二金属块与所述第四金属块之间。
2.如权利要求1所述的检测装置,其特征在于,所述底座包括底板和与所述底板垂直连接的第一板和第二板; 所述第一板和所述第二板平行;所述第一金属块设置在所述第一板上;所述第二金属块设置在所述第二板上。
3.如权利要求2所述的检测装置,其特征在于,还包括第一角铁和第二角铁; 所述第一角铁的一侧与所述第一金属块连接,另一侧与所述第一板连接;所述第二角铁的一侧与所述第二金属块连接,另一侧与所述第二板连接。
4.如权利要求3所述的检测装置,其特征在于,所述第一板设置有第一腰形槽;所述第二板设置有第二腰形槽; 所述第一板通过螺栓穿过所述第一腰形槽与所述第一角铁连接;所述第二板通过螺栓穿过所述第二腰形槽与所述第二角铁连接。
5.如权利要求4所述的检测装置,其特征在于,所述第一腰形槽和所述第二腰形槽的中心线均垂直于所述底板。
6.如权利要求1〜5中任一项所述的检测装置,其特征在于,所述位移传感器为引伸计。
7.如权利要求6所述的检测装置,其特征在于,所述引伸计为笔式引伸计。
8.如权利要求6所述的检测装置,其特征在于,所述引伸计为夹式引伸计。
9.一种使用如权利要求1〜8中任一项所述的检测装置的施力点位移检测方法,其特征在于,包括如下步骤: 将轭架嵌入岩石试样的V型切槽内且使轭架的第三金属块和第四金属块的上表面在同一个水平面内; 将所述夹具置于岩石试样的下方,且使第一金属块位于所述第三金属块的下方,第二金属块位于所述第四金属块的下方; 将一个位移传感器置于所述第一金属块和所述第三金属块之间,将另一个位移传感器置于所述第二金属块和所述第四金属块之间; 对岩石试样加载压力。
10.如权利要求9所述的检测方法,其特征在于,使用加载装置对岩石试样加载压力。
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