CN106442112B - 一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，属于岩板弯曲测试设备技术领域，包括支撑平台和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，压紧部件包括上压块、下压块、第一螺杆、第二螺杆、第一转轮和第二转轮；荷载部件包括荷载支架、接触块和配重片，荷载支架的两侧均开有竖向卡槽，接触块的两端分别连接有卡条，接触块上开有限位槽，配重片置于限位槽内，荷载支架与支撑平台滑动连接；数据采集部件包括磁性表座、电子百分表、数据采集仪和应变片，应变片与数据采集仪连接。本发明采用岩板悬臂式加载，针对反倾层状岩质坡体，极大的提高了其测试准确度，能够为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及到岩板弯曲测试设备技术领域，尤其涉及一种用于单层或多层复合岩板试样在悬臂式受力条件下的弯曲力学响应试验装置，适用于水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究。
背景技术
在水电边坡工程中，对反倾层状岩质边坡稳定性的研究显得相当重要，尤其针对的具体问题是确定反倾层状岩质边坡折断面发育处的岩板抗拉力学性质。
河谷下切形成高陡反倾斜坡、开挖形成反倾工程边坡等成坡过程中，卸荷回弹作用使浅表坡体中应力重分布，应力状态变得复杂，反倾坡体有着特殊的岩土体结构，其变形破坏多以倾倒的方式开始发展，与滑坡的变形破坏机理和过程有所不同。岩石材料在复杂应力组合条件下，主要的应力状态有拉、压和剪等方式，其破坏形式通常有拉坏、剪切破坏和少数情况下的塑性流动。除了岩石材料自身的性质，应力状态的组合决定着岩石材料以何种形式发生破坏，何种应力状态的组合达到极限状态，岩石材料的破坏便以哪种形式发生，如一般情况下岩石内部的拉张和剪切作用是同时存在的，拉应力达到抗拉极限便发生拉破坏，剪应力达到抗剪极限便发生剪切破坏。通过数值分析可知，在反倾层状结构坡体中，变形初始阶段拉应力容易首要控制岩板的破坏，因此，岩石抵抗拉应力的能力至关重要。
现有测试抗拉强度的方法有巴西圆盘劈裂法、单轴拉伸法、三点弯曲法和四点弯曲法等，但这些测试方法与反倾坡体岩板中折断面处应力状态仍有所差异，而岩石材料的强度本质上是岩石材料破坏时的应力状态。反倾坡体中岩板折断面处更类似于悬臂式弯曲模型，就简化的悬臂式折断面处内部应力状态，在距弯曲中性面不同距离位置实际上也是不同的。均质坡体与反倾坡体数值分析对比发现，反倾坡体中最大剪应变限制发生在坡脚，不同于均质坡体中最大剪应变从坡脚沿圆弧贯通至坡顶，而且在反倾坡体中上部岩板的上侧边缘观察到拉屈服的发生，而这些位置是折断面极易发育的部位，反映出抗拉强度将在反倾坡体变形起始阶段起控制作用。
公开号为CN 202305311U，公开日为2012年07月04日的中国专利文献公开了一种岩石类材料矩形板弯曲试验加载装置，其特征在于，该装置主要由三部分组合而成：上部为能够实现集中加载的圆板；中部为螺栓连接钢板组成的加载架；下部为矩形钢板底座；还包括设置在加载架两端可转动的垫支座和带有螺母的四根螺栓。
该专利文献公开的岩石类材料矩形板弯曲试验加载装置，能够实现均布荷载条件下，单一厚板、单一薄板、以及厚板与薄板多种组合形式的弯曲试验研究，也能够考虑矿山地质构造应力的作用，实现侧向加载，或进行深部采矿时，考虑不同侧向应力和垂直应力多种组合情况，进行各类矩形岩板的弯曲试验研究；但是，其应用的领域是矿山开发工程，进行的是浅部采空区顶板变形破坏过程与灾变机制研究，尤其针对的具体问题是如何合理确定下伏采空区顶板的安全隔离厚度，其采空区顶板岩板主要受水平应力与垂直应力的组合应力作用，其装置加载架两侧的钢板也设计为可进行侧向加载，加载圆钢板底部的钢球表明为加载为集中点荷载，钢球对准岩板形心，岩板两端放置在垫座上，表明该岩板受力方式为可有侧压限制的改进型三点式弯曲模型的加载，这种测试方式与反倾坡体岩板中折断面处应力状态仍有所差异，而岩石材料的强度本质上是岩石材料破坏时的应力状态，因此针对反倾层状岩质坡体，其测试准确度较低，不适宜水电边坡工程中对岩质边坡稳定性的研究。
公开号为CN 202330185U，公开日为2012年07月11日的中国专利文献公开了一种矩形岩板弯曲试验监测侧压力变化的加载装置，该装置主要由三部分组合而成：上部为能够实现集中加载的圆板；中部为螺栓连接钢板组成能够监测侧向力变化的加载架；下部为矩形钢板底座，其特征是：将加工好的厚岩板、薄岩板或其组合板，放置在加载架两端可转动的接触块上，通过调节四根螺栓的螺母，使加载架两侧钢板加紧试验岩板和双向压力盒。
该专利文献公开的矩形岩板弯曲试验监测侧压力变化的加载装置，能够实现均布荷载条件下，单一厚板、单一薄板、以及厚板与薄板多种组合形式的弯曲试验，同时，能够监测岩板弯曲变形及破坏时侧向力的变化；但是，同样其应用的领域是矿山开发工程，进行的是浅部采空区顶板变形破坏过程与灾变机制研究，尤其针对的具体问题是如何合理确定下伏采空区顶板的安全隔离厚度，采用的仍然是改进型的三点式弯曲模型加载，对于反倾坡体岩板中折断面处应力状态仍有所差异，不适宜反倾层状岩质坡体的测试。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，本发明通过对岩板试样进行悬臂式加载，能够精确的找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，测试准确度高，进而通过计算能够获得岩板悬臂式受力条件下的抗拉力学参数，最终为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
本发明通过下述技术方案实现：
一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台和荷载部件，其特征在于：还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台的中部设置有矩形开口，所述压紧部件包括上压块、下压块、第一螺杆、第二螺杆、第一转轮和第二转轮，下压块固定在支撑平台上，第一螺杆和第二螺杆分别贯穿上压块和下压块的两端，第一转轮和第二转轮分别设置在上压块的两端，第一转轮与第一螺杆通过螺纹连接，第二转轮与第二螺杆通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架、接触块和配重片，荷载支架的两侧均开有竖向卡槽，接触块的两端分别连接有贯穿竖向卡槽的卡条，所述接触块通过卡条卡接在荷载支架上，接触块上开有限位槽，配重片置于限位槽内，所述荷载支架与支撑平台滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座、电子百分表、数据采集仪和粘贴在岩板试样上的应变片，磁性表座的固定端吸附于支撑平台上，电子百分表固定在磁性表座的夹持端上，电子百分表的顶针触头与卡条接触，应变片通过导线与数据采集仪连接。
所述上压块的中部开有凹槽，凹槽内置有配重块。
所述配重片为中心开孔的圆形砝码，接触块的中心垂直连接有立杆，圆形砝码套在立杆上。
所述接触块的下表面上粘接有橡胶条，橡胶条的大小与接触块的大小相适配。
所述支撑平台上设置有刻度尺，刻度尺位于矩形开口长度方向上的两侧。
所述支撑平台的长度方向上设置有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽分别位于矩形开口的两侧，荷载支架的底部分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块与第一滑槽滑动配合，第二滑块与第二滑槽滑动配合。
所述荷载支架包括两个横截面呈L型的立架，两个立架对称布置在矩形开口的两侧。
还包括计算机和与计算机连接的高速摄像机，高速摄像机，用于试验过程中高频率记录岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像，计算机，通过粒子成像监测软件在岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像上寻找匹配中心点的位移和方向，获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场以及裂纹的扩展。
使用时，反时针旋转压紧部件上的第一转轮和第二转轮，第一转轮和第二转轮带动上压板向上移动，上压板和下压板之间的间隙变大，将岩板试样的一端放入间隙中，再顺时针旋转第一转轮和第二转轮，第一转轮和第二转轮带动上压板向下移动，上压板和下压板之间的间隙变小，直至夹紧岩板试样，岩板试样的这一端为岩板试样的固定约束端；将荷载部件的接触块沿荷载支架的竖向卡槽向下移动，直至接触块的下表面与岩板试样的另一端接触，岩板试样的这一端为竖直荷载加载端；然后通过在接触块上堆叠配重片的物理配重方式施加竖直荷载，由于接触块是通过卡条卡接在荷载支架的竖向卡槽上的，因此，能够确保荷载方向始终保持竖直；荷载支架与支撑平台是滑动配合的，荷载支架能够沿支撑平台的长度方向自由移动，从而能够根据岩板试样的长度而调整施加荷载的位置，最后可以通过螺栓将荷载支架与支撑平台固定；将岩板试样的上下及两侧不同位置均匀布置应变片，通过数据采集仪获得岩板试样的受压侧和受拉侧的应变，绘制拉应变和压应变的变化曲线，当拉压应变达到稳定时，可找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离d。
本发明测试原理如下：
本发明是测试岩板试样在一端固定约束、一端垂直岩板加载的悬臂式受力情况下的弯曲变形效应。岩板试样从反倾层状岩质边坡中选取，单层岩板试样弯曲变形过程中，拉应力作用下岩石的破坏实质上是微裂纹扩展联通导致整体完全分离，低压应力作用下岩石还处于压密阶段，岩石材料的抗压强度是数倍高于抗拉强度，岩板弯曲的最终结果是受拉侧达到岩石抗拉极限而产生拉破裂，进而导致整体拉破坏。因此最危险截面上的拉应力、压应力是呈斜率不同的折线型分布，因此岩板悬臂式弯曲中性面的位置就不一定位于中轴线上。通过在岩板试样的上下及两侧不同位置均匀布置应变片，通过数据采集仪获得岩板试样的受压侧和受拉侧的应变，绘制拉应变和压应变的变化曲线，当拉压应变达到稳定时，可找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离d。
通过弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离d来求取岩板试样的抗拉力学参数。
悬臂式弯曲作用下岩板试样的抗拉强度由材料力学公式式1计算：
σt＝M(d+h/2)/I 式1
其中，σt为抗拉强度，M为荷载在最危险截面产生的弯矩，I为岩板试样的弯曲截面惯性矩，d为弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，弯曲中性面若靠近受压侧则d值符号为正，弯曲中性面若靠近受拉侧则d值符号为负，h为岩板试样的截面跨度；
荷载在最危险界面产生的弯矩M由式2计算：
M＝m1g(l1+l2/2)+m2g(l1+l2)2/2l 式2
其中，m1为配重片与接触块的质量和，m2为岩板试样的质量，l1为岩板试样弯曲段的长度，l2为岩板试样加载段长度，l为岩板试样总长度，g为重力加速度g＝9.8N/kg；
岩板试样的弯曲截面惯性矩I由式3计算：
I＝bh3/12 式3
其中，b为岩板试样的截面宽度，h为岩板试样的截面跨度；
受拉弹性模量Et由式4计算：
Et＝σt/εt 式4
其中，σt为抗拉强度，εt为拉应变。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，支撑平台的中部设置有矩形开口，能够为岩板试样测试留出足够的空间，压紧部件包括上压块、下压块、第一螺杆、第二螺杆、第一转轮和第二转轮，下压块固定在支撑平台上，第一螺杆和第二螺杆分别贯穿上压块和下压块的两端，第一转轮和第二转轮分别设置在上压块的两端，第一转轮与第一螺杆通过螺纹连接，第二转轮与第二螺杆通过螺纹连接；通过转动第一转轮和第二转轮就能够缩小上压块与下压块之间的距离以压紧中间的岩板试样；荷载部件包括荷载支架、接触块和配重片，荷载支架的两侧均开有竖向卡槽，接触块的两端分别连接有贯穿竖向卡槽的卡条，接触块通过卡条卡接在荷载支架上，接触块上开有限位槽，配重片置于限位槽内，配重片不会滑脱，接触块与岩板试样接触，通过配重片给接触块施加压力，进而使岩板试样受到竖直方向上的荷载，由于接触块是通过卡条卡接在荷载支架上的，配重片受荷载支架的约束，除竖直方向外不能产生其他方向的位移，从而能够确保荷载方向始终保持竖直；荷载支架与支撑平台滑动连接；荷载支架能够沿支撑平台的长度方向自由移动，从而能够根据岩板试样的长度而调整施加荷载的位置，数据采集部件包括磁性表座、电子百分表、数据采集仪和粘贴在岩板试样上的应变片，磁性表座的固定端吸附于支撑平台上，电子百分表固定在磁性表座的夹持端上，电子百分表的顶针触头与卡条接触，应变片通过导线与数据采集仪连接，应变片，能够对岩板试样的应变数据进行采集，从而得到岩板试样最危险截面两侧区域内的应变数据；电子百分表，能够在接触块上进行扰度位移采集，从而能够得到荷载段的挠度位移曲线；数据采集仪，能够收集并处理应变片传来的电信号，将电信号转换为应变数据记录并显示；通过数据采集部件能够获得岩板试样的受压侧和受拉侧的应变，绘制拉应变和压应变的变化曲线，当拉压应变达到稳定时，找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，作为一个完整的技术方案，通过对岩板试样进行悬臂式加载，能够精确的找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，测试准确度高，进而通过计算能够获得岩板悬臂式受力条件下的抗拉力学参数，最终为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
二、本发明，上压块的中部开有凹槽，凹槽内置有配重块，能够给岩板试样施加压力，进一步增强压紧部件对岩板试样的夹持稳定性，利于提高测试数据的准确度。
三、本发明，配重片为中心开孔的圆形砝码，接触块的中心垂直连接有立杆，圆形砝码套在立杆上，采用圆形砝码的配重方式，通过增减圆形砝码的数量就可以灵活调整施加荷载的大小，具有分级方便、稳定、精确的优点，适用于长时间加载，可测试岩板试样悬臂式弯曲特性的时间效应。
四、本发明，接触块的下表面上粘接有橡胶条，橡胶条的大小与接触块的大小相适配，可使上部荷载呈线性均匀传递到岩板试样上，同时能够避免试验过程中接触块的棱角对岩板试样的损坏。
五、本发明，支撑平台上设置有刻度尺，刻度尺位于矩形开口长度方向上的两侧，荷载支架能够沿支撑平台的长度方向自由移动，通过刻度尺能够根据岩板试样的长度而精确调整施加荷载的位置，利于提高试验准确度。
六、本发明，支撑平台的长度方向上设置有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽分别位于矩形开口的两侧，荷载支架的底部分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块与第一滑槽滑动配合，第二滑块与第二滑槽滑动配合，采用滑槽和滑块的配合，不仅结构简单，而且稳定性好，能够根据施加荷载位置的具体需要而灵活移动荷载支架，使用相当方便。
七、本发明，荷载支架包括两个横截面呈L型的立架，两个立架对称布置在矩形开口的两侧，采用横截面呈L型的立架，便于调整好荷载支架的具体位置后，通过螺栓将L型立架的水平段与支撑平台进行固定，保障测试稳定性。
八、本发明，还包括计算机和与计算机连接的高速摄像机，高速摄像机，用于试验过程中高频率记录岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像，计算机，通过粒子成像监测软件在岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像上寻找匹配中心点的位移和方向，获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场以及裂纹的扩展，通过采用高速摄像机和计算机配合，能够精确获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场，以及计算获得应变场，从而能够精确获取到岩板试样最危险截面区域内部真实的变形，进而为获得岩板悬臂式受力条件下抗拉力学参数奠定基础，最终为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例4的结构示意图；
图3为本发明实施例5的结构示意图；
图中标记：1、支撑平台，2、矩形开口，3、上压块，4、下压块，5、第一螺杆，6、第二螺杆，7、第一转轮，8、第二转轮，9、荷载支架，10、接触块，11、配重片，12、竖向卡槽，13、卡条，14、限位槽，15、磁性表座，16、电子百分表，17、数据采集仪，18、应变片，19、凹槽，20、配重块，21、立杆，22、橡胶条，23、刻度尺，24、第一滑槽，25、第二滑槽，26、第一滑块，27、第二滑块，28、立架，29、计算机，30、高速摄像机。
具体实施方式
实施例1
参见图1，一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台1和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台1的中部设置有矩形开口2，所述压紧部件包括上压块3、下压块4、第一螺杆5、第二螺杆6、第一转轮7和第二转轮8，下压块4固定在支撑平台1上，第一螺杆5和第二螺杆6分别贯穿上压块3和下压块4的两端，第一转轮7和第二转轮8分别设置在上压块3的两端，第一转轮7与第一螺杆5通过螺纹连接，第二转轮8与第二螺杆6通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架9、接触块10和配重片11，荷载支架9的两侧均开有竖向卡槽12，接触块10的两端分别连接有贯穿竖向卡槽12的卡条13，所述接触块10通过卡条13卡接在荷载支架9上，接触块10上开有限位槽14，配重片11置于限位槽14内，所述荷载支架9与支撑平台1滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座15、电子百分表16、数据采集仪17和粘贴在岩板试样上的应变片18，磁性表座15的固定端吸附于支撑平台1上，电子百分表16固定在磁性表座15的夹持端上，电子百分表16的顶针触头与卡条13接触，应变片18通过导线与数据采集仪17连接。
本实施例为最基本的实施方式，支撑平台的中部设置有矩形开口，能够为岩板试样测试留出足够的空间，压紧部件包括上压块、下压块、第一螺杆、第二螺杆、第一转轮和第二转轮，下压块固定在支撑平台上，第一螺杆和第二螺杆分别贯穿上压块和下压块的两端，第一转轮和第二转轮分别设置在上压块的两端，第一转轮与第一螺杆通过螺纹连接，第二转轮与第二螺杆通过螺纹连接；通过转动第一转轮和第二转轮就能够缩小上压块与下压块之间的距离以压紧中间的岩板试样；荷载部件包括荷载支架、接触块和配重片，荷载支架的两侧均开有竖向卡槽，接触块的两端分别连接有贯穿竖向卡槽的卡条，接触块通过卡条卡接在荷载支架上，接触块上开有限位槽，配重片置于限位槽内，配重片不会滑脱，接触块与岩板试样接触，通过配重片给接触块施加压力，进而使岩板试样受到竖直方向上的荷载，由于接触块是通过卡条卡接在荷载支架上的，配重片受荷载支架的约束，除竖直方向外不能产生其他方向的位移，从而能够确保荷载方向始终保持竖直；荷载支架与支撑平台滑动连接；荷载支架能够沿支撑平台的长度方向自由移动，从而能够根据岩板试样的长度而调整施加荷载的位置，数据采集部件包括磁性表座、电子百分表、数据采集仪和粘贴在岩板试样上的应变片，磁性表座的固定端吸附于支撑平台上，电子百分表固定在磁性表座的夹持端上，电子百分表的顶针触头与卡条接触，应变片通过导线与数据采集仪连接，应变片，能够对岩板试样的应变数据进行采集，从而得到岩板试样最危险截面两侧区域内的应变数据；电子百分表，能够在接触块上进行扰度位移采集，从而能够得到荷载段的挠度位移曲线；数据采集仪，能够收集并处理应变片传来的电信号，将电信号转换为应变数据记录并显示；通过数据采集部件能够获得岩板试样的受压侧和受拉侧的应变，绘制拉应变和压应变的变化曲线，当拉压应变达到稳定时，找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，作为一个完整的技术方案，通过对岩板试样进行悬臂式加载，能够精确的找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，测试准确度高，进而通过计算能够获得岩板悬臂式受力条件下的抗拉力学参数，最终为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
实施例2
参见图2，一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台1和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台1的中部设置有矩形开口2，所述压紧部件包括上压块3、下压块4、第一螺杆5、第二螺杆6、第一转轮7和第二转轮8，下压块4固定在支撑平台1上，第一螺杆5和第二螺杆6分别贯穿上压块3和下压块4的两端，第一转轮7和第二转轮8分别设置在上压块3的两端，第一转轮7与第一螺杆5通过螺纹连接，第二转轮8与第二螺杆6通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架9、接触块10和配重片11，荷载支架9的两侧均开有竖向卡槽12，接触块10的两端分别连接有贯穿竖向卡槽12的卡条13，所述接触块10通过卡条13卡接在荷载支架9上，接触块10上开有限位槽14，配重片11置于限位槽14内，所述荷载支架9与支撑平台1滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座15、电子百分表16、数据采集仪17和粘贴在岩板试样上的应变片18，磁性表座15的固定端吸附于支撑平台1上，电子百分表16固定在磁性表座15的夹持端上，电子百分表16的顶针触头与卡条13接触，应变片18通过导线与数据采集仪17连接。
所述上压块3的中部开有凹槽19，凹槽19内置有配重块20。
所述配重片11为中心开孔的圆形砝码，接触块10的中心垂直连接有立杆21，圆形砝码套在立杆21上。
所述接触块10的下表面上粘接有橡胶条22，橡胶条22的大小与接触块10的大小相适配。
本实施例为一较佳实施方式，上压块的中部开有凹槽，凹槽内置有配重块，能够给岩板试样施加压力，进一步增强压紧部件对岩板试样的夹持稳定性，利于提高测试数据的准确度。配重片为中心开孔的圆形砝码，接触块的中心垂直连接有立杆，圆形砝码套在立杆上，采用圆形砝码的配重方式，通过增减圆形砝码的数量就可以灵活调整施加荷载的大小，具有分级方便、稳定、精确的优点，适用于长时间加载，可测试岩板试样悬臂式弯曲特性的时间效应。接触块的下表面上粘接有橡胶条，橡胶条的大小与接触块的大小相适配，可使上部荷载呈线性均匀传递到岩板试样上，同时能够避免试验过程中接触块的棱角对岩板试样的损坏。
实施例3
参见图2，一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台1和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台1的中部设置有矩形开口2，所述压紧部件包括上压块3、下压块4、第一螺杆5、第二螺杆6、第一转轮7和第二转轮8，下压块4固定在支撑平台1上，第一螺杆5和第二螺杆6分别贯穿上压块3和下压块4的两端，第一转轮7和第二转轮8分别设置在上压块3的两端，第一转轮7与第一螺杆5通过螺纹连接，第二转轮8与第二螺杆6通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架9、接触块10和配重片11，荷载支架9的两侧均开有竖向卡槽12，接触块10的两端分别连接有贯穿竖向卡槽12的卡条13，所述接触块10通过卡条13卡接在荷载支架9上，接触块10上开有限位槽14，配重片11置于限位槽14内，所述荷载支架9与支撑平台1滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座15、电子百分表16、数据采集仪17和粘贴在岩板试样上的应变片18，磁性表座15的固定端吸附于支撑平台1上，电子百分表16固定在磁性表座15的夹持端上，电子百分表16的顶针触头与卡条13接触，应变片18通过导线与数据采集仪17连接。
所述上压块3的中部开有凹槽19，凹槽19内置有配重块20。
所述配重片11为中心开孔的圆形砝码，接触块10的中心垂直连接有立杆21，圆形砝码套在立杆21上。
所述接触块10的下表面上粘接有橡胶条22，橡胶条22的大小与接触块10的大小相适配。
所述支撑平台1上设置有刻度尺23，刻度尺23位于矩形开口2长度方向上的两侧。
所述支撑平台1的长度方向上设置有第一滑槽24和第二滑槽25，第一滑槽24和第二滑槽25分别位于矩形开口2的两侧，荷载支架9的底部分别设置有第一滑块26和第二滑块27，第一滑块26与第一滑槽24滑动配合，第二滑块27与第二滑槽25滑动配合。
本实施例为又一较佳实施方式，支撑平台上设置有刻度尺，刻度尺位于矩形开口长度方向上的两侧，荷载支架能够沿支撑平台的长度方向自由移动，通过刻度尺能够根据岩板试样的长度而精确调整施加荷载的位置，利于提高试验准确度。支撑平台的长度方向上设置有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽分别位于矩形开口的两侧，荷载支架的底部分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块与第一滑槽滑动配合，第二滑块与第二滑槽滑动配合，采用滑槽和滑块的配合，不仅结构简单，而且稳定性好，能够根据施加荷载位置的具体需要而灵活移动荷载支架，使用相当方便。实施例4
参见图2，一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台1和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台1的中部设置有矩形开口2，所述压紧部件包括上压块3、下压块4、第一螺杆5、第二螺杆6、第一转轮7和第二转轮8，下压块4固定在支撑平台1上，第一螺杆5和第二螺杆6分别贯穿上压块3和下压块4的两端，第一转轮7和第二转轮8分别设置在上压块3的两端，第一转轮7与第一螺杆5通过螺纹连接，第二转轮8与第二螺杆6通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架9、接触块10和配重片11，荷载支架9的两侧均开有竖向卡槽12，接触块10的两端分别连接有贯穿竖向卡槽12的卡条13，所述接触块10通过卡条13卡接在荷载支架9上，接触块10上开有限位槽14，配重片11置于限位槽14内，所述荷载支架9与支撑平台1滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座15、电子百分表16、数据采集仪17和粘贴在岩板试样上的应变片18，磁性表座15的固定端吸附于支撑平台1上，电子百分表16固定在磁性表座15的夹持端上，电子百分表16的顶针触头与卡条13接触，应变片18通过导线与数据采集仪17连接。
所述上压块3的中部开有凹槽19，凹槽19内置有配重块20。
所述配重片11为中心开孔的圆形砝码，接触块10的中心垂直连接有立杆21，圆形砝码套在立杆21上。
所述接触块10的下表面上粘接有橡胶条22，橡胶条22的大小与接触块10的大小相适配。
所述支撑平台1上设置有刻度尺23，刻度尺23位于矩形开口2长度方向上的两侧。
所述支撑平台1的长度方向上设置有第一滑槽24和第二滑槽25，第一滑槽24和第二滑槽25分别位于矩形开口2的两侧，荷载支架9的底部分别设置有第一滑块26和第二滑块27，第一滑块26与第一滑槽24滑动配合，第二滑块27与第二滑槽25滑动配合。
所述荷载支架9包括两个横截面呈L型的立架28，两个立架28对称布置在矩形开口2的两侧。
本实施例为又一较佳实施方式，荷载支架包括两个横截面呈L型的立架，两个立架对称布置在矩形开口的两侧，采用横截面呈L型的立架，便于调整好荷载支架的具体位置后，通过螺栓将L型立架的水平段与支撑平台进行固定，保障测试稳定性。
实施例5
参见图3，一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台1和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台1的中部设置有矩形开口2，所述压紧部件包括上压块3、下压块4、第一螺杆5、第二螺杆6、第一转轮7和第二转轮8，下压块4固定在支撑平台1上，第一螺杆5和第二螺杆6分别贯穿上压块3和下压块4的两端，第一转轮7和第二转轮8分别设置在上压块3的两端，第一转轮7与第一螺杆5通过螺纹连接，第二转轮8与第二螺杆6通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架9、接触块10和配重片11，荷载支架9的两侧均开有竖向卡槽12，接触块10的两端分别连接有贯穿竖向卡槽12的卡条13，所述接触块10通过卡条13卡接在荷载支架9上，接触块10上开有限位槽14，配重片11置于限位槽14内，所述荷载支架9与支撑平台1滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座15、电子百分表16、数据采集仪17和粘贴在岩板试样上的应变片18，磁性表座15的固定端吸附于支撑平台1上，电子百分表16固定在磁性表座15的夹持端上，电子百分表16的顶针触头与卡条13接触，应变片18通过导线与数据采集仪17连接。
所述上压块3的中部开有凹槽19，凹槽19内置有配重块20。
所述配重片11为中心开孔的圆形砝码，接触块10的中心垂直连接有立杆21，圆形砝码套在立杆21上。
所述接触块10的下表面上粘接有橡胶条22，橡胶条22的大小与接触块10的大小相适配。
所述支撑平台1上设置有刻度尺23，刻度尺23位于矩形开口2长度方向上的两侧。
所述支撑平台1的长度方向上设置有第一滑槽24和第二滑槽25，第一滑槽24和第二滑槽25分别位于矩形开口2的两侧，荷载支架9的底部分别设置有第一滑块26和第二滑块27，第一滑块26与第一滑槽24滑动配合，第二滑块27与第二滑槽25滑动配合。
所述荷载支架9包括两个横截面呈L型的立架28，两个立架28对称布置在矩形开口2的两侧。
进一步的，还包括计算机29和与计算机29连接的高速摄像机30，高速摄像机30，用于试验过程中高频率记录岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像，计算机29，通过粒子成像监测软件在岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像上寻找匹配中心点的位移和方向，获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场以及裂纹的扩展。
本实施例为最佳实施方式，还包括计算机和与计算机连接的高速摄像机，高速摄像机，用于试验过程中高频率记录岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像，计算机，通过粒子成像监测软件在岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像上寻找匹配中心点的位移和方向，获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场以及裂纹的扩展，通过采用高速摄像机和计算机配合，能够精确获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场，以及计算获得应变场，从而能够精确获取到岩板试样最危险截面区域内部真实的变形，进而为获得岩板悬臂式受力条件下抗拉力学参数奠定基础，最终为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
采用本发明，可以测试单层或多层复合岩板的弯曲效应。
新鲜完整岩体切割制板成无裂纹岩板试样。
能够测试的单层岩板试样尺寸范围是：岩板试样总长度l＝200-650mm，其中固定段长100mm，加载段长50mm，弯曲段长50-500mm；岩板试样的截面宽度b＝100mm；岩板试样的截面跨度h＝10-100mm；岩板试样的截面跨度h与岩板试样的截面宽度b的比值范围为0.1-1。
能够测试的多层复合岩板试样尺寸范围是：岩板试样总长度l＝200-400mm，其中固定段长100mm，加载段长50mm，弯曲段长50-250mm；岩板试样的截面宽度b＝50mm-100mm，岩板试样的截面跨度h＝30-150mm。
Claims (7)
1.一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台(1)和荷载部件，其特征在于：还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台(1)的中部设置有矩形开口(2)，所述压紧部件包括上压块(3)、下压块(4)、第一螺杆(5)、第二螺杆(6)、第一转轮(7)和第二转轮(8)，下压块(4)固定在支撑平台(1)上，第一螺杆(5)和第二螺杆(6)分别贯穿上压块(3)和下压块(4)的两端，第一转轮(7)和第二转轮(8)分别设置在上压块(3)的两端，第一转轮(7)与第一螺杆(5)通过螺纹连接，第二转轮(8)与第二螺杆(6)通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架(9)、接触块(10)和配重片(11)，荷载支架(9)的两侧均开有竖向卡槽(12)，接触块(10)的两端分别连接有贯穿竖向卡槽(12)的卡条(13)，所述接触块(10)通过卡条(13)卡接在荷载支架(9)上，接触块(10)上开有限位槽(14)，配重片(11)置于限位槽(14)内，所述荷载支架(9)与支撑平台(1)滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座(15)、电子百分表(16)、数据采集仪(17)和粘贴在岩板试样上的应变片(18)，磁性表座(15)的固定端吸附于支撑平台(1)上，电子百分表(16)固定在磁性表座(15)的夹持端上，电子百分表(16)的顶针触头与卡条(13)接触，应变片(18)通过导线与数据采集仪(17)连接；所述荷载支架(9)包括两个横截面呈L型的立架(28)，两个立架(28)对称布置在矩形开口(2)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：所述上压块(3)的中部开有凹槽(19)，凹槽(19)内置有配重块(20)。
3.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：所述配重片(11)为中心开孔的圆形砝码，接触块(10)的中心垂直连接有立杆(21)，圆形砝码套在立杆(21)上。
4.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：所述接触块(10)的下表面上粘接有橡胶条(22)，橡胶条(22)的大小与接触块(10)的大小相适配。
5.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：所述支撑平台(1)上设置有刻度尺(23)，刻度尺(23)位于矩形开口(2)长度方向上的两侧。
6.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：所述支撑平台(1)的长度方向上设置有第一滑槽(24)和第二滑槽(25)，第一滑槽(24)和第二滑槽(25)分别位于矩形开口(2)的两侧，荷载支架(9)的底部分别设置有第一滑块(26)和第二滑块(27)，第一滑块(26)与第一滑槽(24)滑动配合，第二滑块(27)与第二滑槽(25)滑动配合。
7.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：还包括计算机(29)和与计算机(29)连接的高速摄像机(30)，高速摄像机(30)，用于试验过程中高频率记录岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像，计算机(29)，通过粒子成像监测软件在岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像上寻找匹配中心点的位移和方向，获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场以及裂纹的扩展。
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