CN113138116A - 一种教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种教学演示用的刚性‑柔性岩石压力试验机装置，属于岩土工程测试技术领域。该装置包括旋转把手、螺纹杆、螺栓、加载反力框架、加载压头、高刚度弹簧、含预置孔加载垫板、无预置孔加载垫板、加载刚性压头及装置底座，旋转把手下方连接螺纹杆，螺纹杆下方连接加载压头，压头下方设置含预置孔加载垫板，含预置孔加载垫板两头设置加载反力框架，含预置孔加载垫板下方的加载反力框架设置无预置孔加载垫板，无预置孔加载垫板中心下方设置加载刚性压头，装置最下方设置装置底座。本发明能够开展刚性压力机压力试验演示和柔性压力机压力试验演示，为岩石力学相关课程进行岩石荷载作用下破坏模式室内试验演示提供一种演示方法。

Description

一种教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置
技术领域
本发明涉及岩土工程测试技术领域，特别是指一种教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置。
背景技术
岩土工程课程教学中均涉及岩石材料压力机内容，其中，刚性压力机和柔性压力机在进行岩石试样加载时，所表现的破坏现象完全不同：(1)柔性压力机，也称一般普通压力机，其整体结构刚度较小，在进行岩石压缩试验时，当载荷达到岩石的强度极限后，由于岩石试件抗变形能力降低，而压力试验机因刚度小所积累的弹性变形能较大，这种弹性变形能会发生瞬时释放，使岩石试件在极短时间内发生类似于爆炸性地崩解破坏；(2)刚性压力机整体结构刚度较大时，试验过程中达到岩石强度极限后，压力机释放出的弹性变性能较小，岩石试件不会瞬时破坏，试验能够继续平稳进行，从而实验测试出岩石达到强度极限后的应力应变关系，获得岩石的全应力-应变曲线。
传统岩土工程课程教学在讲述刚性-柔性压力机的区别时，难以形象的展示相关原理，尤其柔性压力机加载条件下的岩石剧烈破坏现象，不利于学生理解相关知识点。因此，亟需发明一种适用于岩土工程教学用的岩石试验压力机演示装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置。
该装置包括旋转把手、螺纹杆、螺栓、加载反力框架、加载压头、高刚度弹簧、含预置孔加载垫板、无预置孔加载垫板、加载刚性压头及装置底座，旋转把手下方连接螺纹杆，螺纹杆下方连接加载压头，压头下方设置含预置孔加载垫板，含预置孔加载垫板两头设置加载反力框架，加载反力框架的竖直框架和顶部框架之间通过螺栓连接，含预置孔加载垫板下方的加载反力框架上设置与含预置孔加载垫板平行的无预置孔加载垫板，含预置孔加载垫板与无预置孔加载垫板之间的加载反力框架上设置高刚度弹簧，无预置孔加载垫板中心下方设置加载刚性压头，装置最下方设置装置底座，加载反力框架及加载刚性压头与装置底座相连。
螺栓的数量为6个，高刚度弹簧的数量为2个。
含预置孔加载垫板的孔内无螺纹。
高刚度弹簧使无预置孔加载垫板加载实现柔性加载演示效果，此时，试样置于加载刚性压头上。
该装置通过螺纹杆穿过含预置孔加载垫板，由加载压头加载实现刚性加载演示效果，此时，试样置于无预置孔加载垫板上。
该装置高为18-22cm，宽为8-12cm。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，装置整体结构刚度大，岩石试件不会瞬间破坏，试验能够平稳进行，另外装置尺寸合适，便于携带。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的成品图；
图3为本发明装置的功能说明图。
其中：1-旋转把手，2-螺纹杆，3-螺栓，4-加载反力框架，5-加载压头，6-高刚度弹簧，7-含预置孔加载垫板，8-无预置孔加载垫板，9-加载刚性压头，10-装置底座。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置。
如图1所示，该装置包括旋转把手1、螺纹杆2、螺栓3、加载反力框架4、加载压头5、高刚度弹簧6、含预置孔加载垫板7、无预置孔加载垫板8、加载刚性压头9及装置底座10，旋转把手1下方连接螺纹杆2，螺纹杆2下方连接加载压头5，压头5下方设置含预置孔加载垫板7，含预置孔加载垫板7两头设置加载反力框架4，加载反力框架4的竖直框架和顶部框架之间通过螺栓(3)连接，含预置孔加载垫板7下方的加载反力框架4上设置与含预置孔加载垫板7平行的无预置孔加载垫板8，含预置孔加载垫板7与无预置孔加载垫板8之间的加载反力框架4上设置高刚度弹簧6，无预置孔加载垫板8中心下方设置加载刚性压头9，装置最下方设置装置底座10，加载反力框架4及加载刚性压头9与装置底座10相连。
螺栓3的数量为6个，在加载反力框架4顶部的框架两边和竖直框架连接处各设置2个，在加载反力框架4的竖直框架底部和装置底座10连接处设置2个；高刚度弹簧6的数量为2个。
含预置孔加载垫板7的孔内无螺纹。
高刚度弹簧6使无预置孔加载垫板8加载实现柔性加载演示效果。
该装置通过螺纹杆2穿过含预置孔加载垫板7，由加载压头5加载实现刚性加载演示效果。
该装置高的范围为18-22cm，宽的范围为8-12cm。
如图3所示，为本发明装置的功能说明。柔性加载演示效果的具体步骤为：高刚度弹簧6放置在含预置孔加载垫板7、无预置孔加载垫板8之间，螺纹杆2和加载压头5螺栓旋紧置于含预置孔加载垫板7之上；进行试验演示时，将演示试样如粉笔放置在加载刚性压头9上，之后旋拧旋转把手1实现柔性加载过程。
刚性加载演示效果的具体步骤为：打开螺纹杆2和加载压头5螺栓连接，螺纹杆2穿过含预置孔加载垫板7圆孔后，将螺纹杆2与加载压头5旋拧紧；进行试验演示时，将演示试样如粉笔放置在无预置孔加载垫板8上，之后旋拧旋转把手1实现刚性加载过程。
如图2所示为教学演示用刚性-柔性岩石压力试验机装置成品图。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置，其特征在于：包括旋转把手(1)、螺纹杆(2)、螺栓(3)、加载反力框架(4)、加载压头(5)、高刚度弹簧(6)、含预置孔加载垫板(7)、无预置孔加载垫板(8)、加载刚性压头(9)及装置底座(10)，旋转把手(1)下方连接螺纹杆(2)，螺纹杆(2)下方连接加载压头(5)，压头(5)下方设置含预置孔加载垫板(7)，含预置孔加载垫板(7)两头设置加载反力框架(4)，加载反力框架(4)的竖直框架和顶部框架之间通过螺栓(3)连接，含预置孔加载垫板(7)下方的加载反力框架(4)上设置与含预置孔加载垫板(7)平行的无预置孔加载垫板(8)，含预置孔加载垫板(7)与无预置孔加载垫板(8)之间的加载反力框架(4)上设置高刚度弹簧(6)，无预置孔加载垫板(8)中心下方设置加载刚性压头(9)，装置最下方设置装置底座(10)，加载反力框架(4)及加载刚性压头(9)与装置底座(10)相连。
2.根据权利要求1所述的教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置，其特征在于：所述螺栓(3)的数量为6个，高刚度弹簧(6)的数量为2个。
3.根据权利要求1所述的教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置，其特征在于：所述含预置孔加载垫板(7)的孔内无螺纹。
4.根据权利要求1所述的教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置，其特征在于：所述高刚度弹簧(6)使无预置孔加载垫板(8)加载实现柔性加载演示效果，此时，试样置于加载刚性压头(9)上。
5.根据权利要求1所述的教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置，其特征在于：该装置通过螺纹杆(2)穿过含预置孔加载垫板(7)，由加载压头(5)加载实现刚性加载演示效果，此时，试样置于无预置孔加载垫板(8)上。
6.根据权利要求1所述的教学演示用的刚性-柔性岩石压力试验机装置，其特征在于：该装置高为18-22cm，宽为8-12cm。
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