CN107084892A - 一种岩石扭转‑弯折‑拉(压)复合作用的蠕变加载装置 - Google Patents

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方林东
郭晶晶
俞然刚
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Abstract

本发明属于岩土工程领域，具体地，涉及一种岩石扭转‑弯折‑拉(压)复合作用的蠕变加载装置。包括脚架、支架、方形板、套箍、导轨、接头、探头、皮带、滑轮、托盘等，其特征在于：所述的试块黏粘在方形板和接头之间并用套箍箍紧，皮带绕过双滑轮张拉接头上下端在试样上施加扭矩；在接头短杆上挂砝码在试件上施加弯矩；皮带绕过滑轮张拉在试件上施加拉力；皮带绕过滑轮反向连接在带有探头的支架横梁上，通过皮带带动支架沿导轨向试块方向移动，探头与接头接触在试件上施加压力。本发明能测得在扭转‑弯折‑拉(压)复合作用下的岩石蠕变性质；可针对不同形状、不同尺寸的各种岩石试块；操作简单、易于制作。

Description

一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置
技术领域
本发明属于岩土工程领域，具体地，涉及一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置。
背景技术
随着科技日新月异的进步，为满足人类对资源和生产空间的需求，建筑上部结构不断地往高层发展，与此同时，地下工程建设也进入了一个新的阶段，并且呈现出工程类型众多、建设规模巨大、不断向深部高应力区域延伸等特点。例如：建设埋深数千米的地下隧道、军事防护工程、核废料储存工程等。但是，在深部资源开采和地下工程建设过程中，各种工程问题也接踵而来，其中包括岩石的蠕变引发工程灾难。实际上，岩石的变形并不是开挖完成后瞬间完成的，而是随着时间的增长逐渐变化的，甚至在有些破碎围岩中，蠕变变形远远大于瞬时变形。岩石的蠕变是指岩石在恒定应力作用下，应变随时间增长而增大的性质。因此，岩石的蠕变性质对于工程稳定是一个十分重要的问题。
目前国内外对于岩石蠕变性质的研究大多数是基于在压力或拉力作用下的蠕变性质，但真实的岩石所受的作用不仅仅是拉力和压力，还受弯矩、扭转或复合作用。所以仅仅对拉力、压力作用下的岩石蠕变进行分析，不能反映岩石在多种荷载形式复合作用下的性质。
为此，本发明提供一种岩石扭转-弯折-拉压复合作用的蠕变加载装置，该装置能进行岩样在轴向拉伸、轴向压缩、扭转、弯折和扭转-弯折-拉(压)复合作用下的岩石蠕变性质加载试验。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置，包括脚架、支架、方形板、套箍、导轨、接头、探头、皮带、滑轮、托盘等，其特征在于：脚架支撑起整个装置；导轨支撑在脚架上；方形板和四个支架都铺在导轨上，方形板不可移动，四个支架可以自由移动也能固定不动。
施加扭转-弯折-拉力复合作用时，试块用粘结剂黏在方形板和接头之间，并用套箍将试块和方形板、试块和接头箍紧。固定好试块后，将试块两侧的支架沿导轨移到合适的位置，使得支架上的圆形滑轮端面与接头端面位于同一竖直平面。一侧支架上的滑轮的上端与接头上端平齐，另一侧滑轮的上端与接头的下端平齐。移好位置后，固定左右两侧支架，用皮带连接接头和两滑轮，皮带的另一端挂有托盘，托盘上放置砝码。砝码施加的重量通过皮带经滑轮施加到接头上下端，对试块施加扭矩。通过双滑轮施加扭矩，避免了仅使用单滑轮施加扭矩引起的附加横向弯矩。接头上有一伸出的短杆，在短杆上挂上一根皮带，皮带端部连接托盘，托盘上放置砝码加载，对试块施加弯矩。在此基础上再加一个带滑轮的支架，该支架移到适合位置后固定，用皮带连接短杆并绕过滑轮垂下，皮带端部有托盘，托盘上放置砝码，对试块施加拉力。这样就实现了对试块施加扭转-弯矩-拉力复合作用的目的。
施加扭转-弯折-压力复合作用时，在扭转-弯折-拉力复合作用时所用装置的基础上再加上一支架，该支架上带有一个探头，移动该支架可以使得探头刚好与接头上的短杆对接。固定滑动支架不动，带探头的支架可沿导轨滑动。皮带绕过滑轮反向连接在带有探头的支架横梁上，皮带下端连接托盘，托盘上放砝码施加拉力，拉力通过皮带施加到带探头的支架上，支架沿导轨向试块方向移动，探头与接头接触施加压力并传递到试块上。
只使用部分相应装置也可单独施加扭转、弯折、拉力、压力的作用效果。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、该装置能测得在扭转-弯折-拉(压)复合作用下的岩石蠕变性质；
2、能够通过移动支架来测试不同尺寸的试块；
3、该装置操作简单、易于制作。
附图说明
图1为扭转-弯折-拉力复合作用时的装置图；
图2为扭转-弯折-拉力复合作用时的装置放大图；
图3为扭转-弯折-压力复合作用时的装置图；
图4为扭转-弯折-压力复合作用时的装置放大图。
图中，1.套箍，2.试块，3.接头，4、6和13.滑轮，5、8、12和16.支架， 7.探头，9.方形板，10.导轨，11.脚架，14、17和19.皮带，15、18和20.托盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1-图4所示，一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置，包括1.套箍，2.试块，3.接头，4、6和13.滑轮，5、8、12和16.支架，7. 探头，9.方形板，10.导轨，11.脚架，14、17和19.皮带，15、18和20.托盘。
脚架11支撑起整个装置；导轨10支撑在脚架11上；方形板9和四个支架5、8、12、16都铺在导轨10上，方形板9不可移动，四个支架5、8、12、 16可以自由移动也能固定不动。
施加扭转-弯折-拉力复合作用时，试块2用粘结剂黏在方形板9和接头3 之间，并用套箍1将试块2和方形板9、试块2和接头3箍紧。固定好试块后，将试块2两侧的支架5、12沿导轨10移到合适的位置，使得支架5、12上的圆形滑轮4、13端面与接头3端面位于同一竖直平面。一侧支架12上的滑轮 13的上端与接头上端平齐，另一侧支架5上的滑轮4的上端与接头3的下端平齐。移好位置后，固定左右两侧支架5、12，用皮带14连接接头3和两滑轮4、 13，皮带14的另一端挂有托盘15，托盘15上放置砝码。砝码施加的重量通过皮带14经滑轮4、13施加到接头3上下端，对试块2施加扭矩。通过双滑轮4、 13施加扭矩，避免了仅使用单滑轮施加扭矩引起的附加横向弯矩。接头3上有一伸出的短杆，在短杆上挂上一根皮带19，皮带19端部连接托盘20，托盘20 上放置砝码加载，对试块施加弯矩。在此基础上再加一个带滑轮6的支架16，该支架16移到适合位置后固定，用皮带17连接短杆并绕过滑轮6垂下，皮带17端部有托盘18，托盘18上放置砝码，对试块施加拉力。这样就实现了对试块施加扭转-弯矩-拉力复合作用的目的。
施加扭转-弯折-压力复合作用时，在扭转-弯折-拉力复合作用时所用装置的基础上再加上一支架8，该支架8上带有一个探头7，移动该支架8可以使得探头7刚好与接头3上的短杆对接。固定滑动支架16不动，带探头7的支架8可沿导轨10滑动。皮带17绕过滑轮6反向连接在带有探头7的支架8横梁上，皮带17下端连接托盘18，托盘18上放砝码施加拉力，拉力通过皮带 17施加到带探头7的支架8上，支架8沿导轨10向试块2方向移动，探头7 与接头3接触施加压力并传递到试块2上。
只使用部分相应装置也可单独施加扭转、弯折、拉力、压力的作用。
一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置，使用步骤如下：
1.加工制作岩石试块；
2.在试块上贴上应变片，采用应变采集仪记录试块应变数据；
3.试块端部用强力胶粘合在方形板和接头之间，并用套箍固定，居中水平安置在装置上；
4.将各个支架移到合适位置，挂好皮带；
5.根据实验要求，在托盘上放置砝码施加预设的重量；
6.在施加的扭矩、弯矩、拉(压)作用下，试件蠕变，长时间的观察并记录数据，绘出应变随时间的变化曲线。

Claims (2)

1.一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置，包括脚架、支架、方形板、套箍、导轨、接头、探头、皮带、滑轮、托盘等，其特征在于：所述的脚架支撑起整个装置；导轨支撑在脚架上；方形板和四个支架都铺在导轨上，方形板不可移动，四个支架可以自由移动也能固定不动。
施加扭转-弯折-拉力复合作用时，试块用粘结剂黏在方形板和接头之间，并用套箍将试块和方形板、试块和接头箍紧。将试块两侧的支架沿导轨移到合适的位置，使得支架上的圆形滑轮端面与接头端面位于同一竖直平面。一侧支架上的滑轮的上端与接头上端平齐，另一侧滑轮的上端与接头的下端平齐。固定左右两侧支架，用皮带连接接头和两滑轮，皮带的另一端挂有托盘，托盘上放置砝码。砝码施加的重量通过皮带经滑轮施加到接头上下端，对试块施加扭矩。接头上有一伸出的短杆，在短杆上挂上一根皮带，皮带端部连接托盘，托盘上放置砝码加载，对试块施加弯矩。在此基础上再加一个带滑轮的支架，该支架移到适合位置后固定，用皮带连接短杆并绕过滑轮垂下，皮带端部有托盘，托盘上放置砝码，对试块施加拉力。托盘上同时放置砝码对试块施加扭转-弯矩-拉力复合作用。
施加扭转-弯折-压力复合作用时，在扭转-弯折-拉力复合作用时所用装置的基础上再加上一支架，该支架上带有一个探头，移动该支架使探头刚好与接头上的短杆对接。固定滑动支架不动，带探头的支架可沿导轨滑动。皮带绕过滑轮反向连接在带有探头的支架横梁上，皮带下端连接托盘，托盘上放砝码施加拉力，拉力通过皮带施加到带探头的支架上，支架沿导轨向试块方向移动，探头与接头接触施加压力并传递到试块上。
2.根据权利要求1所述的一种岩石扭转-弯折-拉(压)复合作用的蠕变加载装置，其特征在于，只使用部分相应装置，也可在试件上单独施加扭转、弯折、拉力、压力的作用。
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