CN112730024A - 一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，属于岩石材料的压缩和剪切性能测试技术领域，包括剪切压板组件、上压板组件和固定的下压板组件；上压板组件连接有上压板动力源；剪切压板组件连接有剪切压板动力源；上压板组件、下压板组件和剪切压板组件均包括压头和可分离式压板，可分离式压板具有容纳压头下端的中部镂空腔，压头下端的左右两侧面与中部镂空腔内的左右两侧面具有相对应适配的咬合纹路，可分离式压板的下端具有匹配试样的试样夹持面；上压板组件和下压板组件的试样夹持面相对设置。形成了一体化的岩石材料压缩和剪切测试便携装置，针对不同形状和尺寸的岩石材料试件可更换相应的可分离式压板。

Description

一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置
技术领域
本发明属于岩石材料的压缩和剪切性能测试技术领域，具体涉及一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置。
背景技术
在现有技术中，岩石材料的单轴压缩和剪切性能测试一般通过分离的压缩试验机械和剪切试验机械独立进行。在进行单轴压缩性能测试时，一般采用万能试验机进行同轴垂向施压，通常将试样放置于上、下(或左、右)压板之间 (压板的面积大于或等于试验面积)，通过压板施加一定速率或大小的压力作用于试样；在进行剪切性能测试时，一般采用传统的直剪仪进行侧向剪切，通常通过对试样上部施加一定的压力进而稳定试件，再对试样上部或下部施加侧向推力(剪力)。
这种方式存在以下缺陷：
1.岩石材料的单轴压缩和剪切测试属于其基本的力学性能测试，将两种测试用不同的仪器分别单独进行测试，增加了测试工序，且需要较多的经费购买或制作两类仪器；
2.岩石材料的单轴压缩和剪切测试中的压板需要针对不同的试样形状和尺寸进行更换，但现有的测试仪器压板和上、下剪盒的更换并不简便，甚至仅针对一种形状或尺寸的试样；
3.传统的直剪方式需要对试件上部施加一定的压力进而稳定试件，否则在侧向推力(剪力)的作用下，试件容易发生迁移和翻转，但由于上方压力的影响，所测得的结果并非岩石体本身的纯剪切性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，以解决分别测试增加了工序和不便更换压板的问题。
为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，包括剪切压板组件、上压板组件和固定的下压板组件；上压板组件位于下压板组件的上方，并连接有驱动其升降的上压板动力源；剪切压板组件位于下压板组件的一侧，并连接有驱动其升降的剪切压板动力源；上压板组件、下压板组件和剪切压板组件均包括压头和可分离式压板，可分离式压板具有容纳压头下端的中部镂空腔，压头下端的左右两侧面与中部镂空腔内的左右两侧面具有相对应适配的咬合纹路，可分离式压板的下端具有匹配试样的试样夹持面，可分离式压板自中部镂空腔的中部分割为左部和右部，左部和右部可拆卸连接；上压板组件和下压板组件的试样夹持面相对设置。
作为进一步可选方案，所述上压板组件和剪切压板组件的压头分别与上压板动力源和剪切压板动力源固定连接。
作为进一步可选方案，所述可分离式压板包括上层、中层和下层，中部镂空腔开设在中层。
作为进一步可选方案，所述剪切压板动力源和上压板动力源均设置有位移传感器。
作为进一步可选方案，所述剪切压板动力源与剪切压板组件之间、以及上压板动力源与上压板组件之间均设置有压力传感器。
作为进一步可选方案，还包括机架，下压板组件和剪切压板动力源安装于机架下部，上压板组件安装于机架上部，机架外具有透明隔档门。
作为进一步可选方案，所述试样夹持面为圆弧面或平面。
作为进一步可选方案，所述可分离式压板的下端固定有圆弧板，圆弧板的圆弧表面为所述试样夹持面。
作为进一步可选方案，所述左部和右部螺栓连接。
作为进一步可选方案，所述咬合纹路为锯齿。
本发明的有益效果是：
1、压缩和剪切两种功能一体化，提升了测试工序的集中性和便捷性。
2、岩石材料的单轴压缩和剪切测试中的压板需要，可根据不同形状和尺寸的试样方便地更换相应形状和尺寸的可分离式压板。
3、在剪切试验中，避免了对试件整体施加压力，可获得试件的纯剪切性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置的结构示意图；
图2是压头与可分离式压板的爆炸图，试样夹持面为圆弧面；
图3是图2的主视图；
图4是图3中A-A处剖视图；
图5是压头与可分离式压板的爆炸图，试样夹持面为平面；
附图标记：1-剪切压板组件，2-上压板组件，3-下压板组件，4-上压板动力源，5-剪切压板动力源，6-压头，7-可分离式压板，8-中部镂空腔，9-咬合纹路，10-试样夹持面，11-左部，12-右部，13-位移传感器，14-机架，15-透明隔档门，16-提手。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。
需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
图1至图5示出了本发明提供的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，包括剪切压板组件1、上压板组件2和固定的下压板组件3；上压板组件2 位于下压板组件3的上方，并连接有驱动其升降的上压板动力源4；剪切压板组件1位于下压板组件3的一侧，并连接有驱动其升降的剪切压板动力源5；上压板组件2、下压板组件3和剪切压板组件1均包括压头6和可分离式压板7，可分离式压板7具有容纳压头6下端的中部镂空腔8，压头6下端的左右两侧面与中部镂空腔8内的左右两侧面具有相对应适配的咬合纹路9，可分离式压板7的下端具有匹配试样的试样夹持面11，可分离式压板7自中部镂空腔8的中部分割为左部11和右部12，左部11和右部12可拆卸连接；上压板组件2 和下压板组件3的试样夹持面11相对设置。
上压板组件2和下压板组件3的试样夹持面11形成试样夹持空间，可进行压缩性能测试；剪切压板组件1的试样夹持面11即对应在试样的一侧，上升施力至试样即进行剪切性能测试，此过程中试样由上压板组件2和下压板组件3 夹紧固定。形成了一体化的岩石材料压缩和剪切测试便携装置，针对不同形状和尺寸的岩石材料试件可更换相应的可分离式压板7，而且通过本压头6与可分离式压板7的便捷匹配组合结构，可简便快捷的完成更换。
上压板组件2和剪切压板组件1的压头6分别与上压板动力源4和剪切压板动力源5固定连接。通过动力源分别带动压头6的升降，压头6与可分离式压板7固定，从而带动压板一起升降运动。
压头6与可分离式压板7的咬合纹路9相互配合实现防滑与限位作用，咬合纹路9可为锯齿，中部镂空层实现了可分离式压板7与压头6的固定连接，同时还用于调节压板与压头6的相对位置。可分离式压板7包括上层、中层和下层，中部镂空腔8开设在中层，这样形成了中空的压板结构，上层在中部镂空腔8上部起到了防止压头6在试验受力过程中的翘曲及脱离的作用，过程中通过下层将力传递至试样。可分离式压板7分割为左右两部分，将压头6快速固定在两部分之间，可根据试样形状、尺寸替换型号并调节位置。
剪切压板动力源5和上压板动力源4均设置有位移传感器13。位移传感器 13的一端固定，另一端连接剪切压板动力源5，用于反馈检测反馈剪切压板动力源5的升降位移数据；同样的，上压板动力源4的位移传感器13一端固定，另一端连接上压板动力源4，用于反馈检测反馈上压板的升降位移数据。连接到动力源的那一端也可连接至压板，可检测升降位移数据即可。剪切压板动力源5与剪切压板组件1之间、以及上压板动力源4与上压板组件2之间均设置有压力传感器，图中未示出，压力传感器安装在压头6与相应的动力源之间即可，安装连接方式为现有技术，用于感应压力，从而可利用计算机设置加载速率与加载力。剪切压板动力源5和上压板动力源4均可采用现有技术中的升降驱动元器件。
本装置还包括机架14，下压板组件3和剪切压板动力源5安装于机架14 下部，上压板组件2安装于机架14上部，提供固定零件的空间和支反力，机架 14外具有透明隔档门15，可观测试验过程，且防止岩石材料破坏时飞溅伤人。透明隔档门15可与机架14铰接，与机架14间还可设置门锁。机架14的顶部可设置提手16，用于提起装置进行移动。下压板组件3通过一固定支座固定安装在机架14上。
试样夹持面11为圆弧面或平面，平面可用于立方体试样，圆弧面可用于圆柱体试样。圆弧面时，可分离式压板7的下端可固定有圆弧板，圆弧板的圆弧表面为所述试样夹持面11。圆弧板可与可分离式压板7焊接或是一体成型。对于不同尺寸的圆柱试件，可更换带有不同尺寸圆弧板的可分离式压板7与压头 6进行组装。左部11和右部12螺栓连接，连接更换方便，通过紧固螺栓，实现将左部11和右部12挤压拼接为整体的目的。
当进行压缩试验时，将试样置于下压板组件3上，并调节上、下压板组件 3与试样同轴，然后通过计算机控制上压板动力源4实现需要的压缩速率与压缩力值。当进行剪切试验时，将试样的一半置于下压板组件3上，通过计算机控制上压板动力源4对试样进行紧固，然后利用剪切压板动力源5对试样的另一半进行所需力值与速率的剪切。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，包括剪切压板组件、上压板组件和固定的下压板组件；上压板组件位于下压板组件的上方，并连接有驱动其升降的上压板动力源；剪切压板组件位于下压板组件的一侧，并连接有驱动其升降的剪切压板动力源；上压板组件、下压板组件和剪切压板组件均包括压头和可分离式压板，可分离式压板具有容纳压头下端的中部镂空腔，压头下端的左右两侧面与中部镂空腔内的左右两侧面具有相对应适配的咬合纹路，可分离式压板的下端具有匹配试样的试样夹持面，可分离式压板自中部镂空腔的中部分割为左部和右部，左部和右部可拆卸连接；上压板组件和下压板组件的试样夹持面相对设置。
2.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述上压板组件和剪切压板组件的压头分别与上压板动力源和剪切压板动力源固定连接。
3.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述可分离式压板包括上层、中层和下层，中部镂空腔开设在中层。
4.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述剪切压板动力源和上压板动力源均设置有位移传感器。
5.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述剪切压板动力源与剪切压板组件之间、以及上压板动力源与上压板组件之间均设置有压力传感器。
6.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，还包括机架，下压板组件和剪切压板动力源安装于机架下部，上压板组件安装于机架上部，机架外具有透明隔档门。
7.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述试样夹持面为圆弧面或平面。
8.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述可分离式压板的下端固定有圆弧板，圆弧板的圆弧表面为所述试样夹持面。
9.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述左部和右部螺栓连接。
10.根据权利要求1所述的测试岩石材料压缩与剪切性能的一体化装置，其特征在于，所述咬合纹路为锯齿。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Inventor after: Chen Rong

Inventor after: Dai Jiacheng

Inventor after: Liu Ganzhong

Inventor after: Liu Jianxing

Inventor after: Wang Ping

Inventor after: Wei Xiankui

Inventor after: Du Shuai

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Applicant after: SOUTH SICHUAN INTERCITY RAILWAY CO.,LTD.

Applicant after: Southwest Jiao Tong University

Address before: 610036 section 1, 2nd Ring Road North, Chengdu, Sichuan Province

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