CN205826421U - 一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置 - Google Patents
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Abstract
一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，包括应变片、电阻应变仪、计算机以及结构相同的上拉杆组件和下拉杆组件，上拉杆组件包括球铰拉杆、上连接座、下连接座和夹紧套，上连接座中心开设有安装孔，球铰拉杆插设在安装孔内，夹紧套通过连接柱螺纹连接在下连接座的螺纹孔内，上拉杆组件和下拉杆组件的夹紧套之间设有岩石试样，应变片设置在岩石试样表面。本实用新型通过对球铰拉杆施加拉伸载荷，从而对岩石试样进行直接拉伸试验，有效避免岩石试样受拉时的偏心加载、操作简便、便于拆装岩石试样、能够通过应变片直接测量岩石试样受载变形情况、测量精确。
Description
技术领域
本实用新型属于岩石拉伸试验技术领域，尤其涉及一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置。
背景技术
岩石是非均质材料，内部含有微裂隙、孔隙等缺陷，使得岩石的抗拉强度远低于其抗压强度，因此岩石不能承受拉应力。受拉破坏是工程岩体及自然界岩体的主要破坏形式之一，工程岩体的失效往往是从岩石局部受拉破坏开始的，地下工程围岩体多处于三向应力状态，在工程开挖卸荷后，围岩体内在某方向上可能产生两向受压一向受拉的应力状态，因而需要研究岩石在拉应力状态下的强度特征。
目前实验室内对岩石材料的研究多为压缩状态下的试验研究，而对于拉伸状态下的试验研究相对较少。测量岩石抗拉强度的方法，多是采用巴西圆盘劈裂、弯曲拉伸以及水压致裂等间接拉伸的方法。不同的间接拉伸试验方法其原理各不相同，其试验结果也不尽相同，并且试验得出的抗拉强度值与真实值之间存在较大误差。如巴西圆盘劈裂试验的基本原理是假定岩石试样为均质、各向同性和线弹性的脆性体。对于塑性较大的非脆性岩石，采用该方法所得的试验结果存在较大的误差。
采用岩石的直接拉伸试验方法测其拉伸强度，该方法的试验条件要求较高并且实施困难，因此岩石的抗拉强度不易测得，故岩石在拉伸状态下的试验研究与压缩状态下的试验研究要明显偏少。部分采用特制岩样和夹具进行拉伸试验的方法，由于岩样难以加工并且保持夹具拉力与岩样轴心线重合相当困难，容易出现偏心加载，导致试验效果不佳。目前，直接单轴拉伸试验难度较大，不易实行，而各种间接测定的方法，相对比较简单易行，但会引起较大误差。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，能够对岩石试样进行直接拉伸试验、有效避免岩石试样受拉时的偏心加载、操作简便、便于拆装岩石试样、能够通过应变片直接测量岩石试样受载变形情况、测量精确。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，包括应变片、电阻应变仪、计算机以及两组结构相同的上拉杆组件和下拉杆组件，上拉杆组件和下拉杆组件上下对称布置；上拉杆组件包括球铰拉杆、上连接座、下连接座和夹紧套，球铰拉杆包括连杆和固定连接在连杆下端的连接头，连接头呈半球状结构；上连接座和下连接座均呈圆盘形结构，上连接座和下连接座之间通过连接螺栓连接，上连接座中心开设有安装孔，安装孔上口处的直径与连杆的直径相同，安装孔下口处的直径与连接头的直径相同，安装孔上部设置为与连接头相对应的半球形结构，连接头设在安装孔内，连杆穿过安装孔向上伸出上连接座，下连接座中心开设有螺纹孔；夹紧套上表面中心固定连接有呈圆柱形的连接柱，连接柱外壁上设有螺纹并螺纹连接在下连接座的螺纹孔内，夹紧套下表面开设有圆柱形的凹槽；上拉杆组件和下拉杆组件的夹紧套之间设有圆柱形的岩石试样，岩石试样的上下两端部分别嵌设在两个夹紧套的凹槽内；应变片设置在岩石试样表面，应变片通过数据线与电阻应变仪的数据输入端连接，电阻应变仪的数据输出端通过数据线与计算机连接。
应变片的长度方向沿岩石试样表面的轴向和横向布置，岩石试样表面沿轴向均匀布置四个竖向应变片，岩石试样表面沿横向对称布置两个横向应变片。
球铰拉杆的连接头外壁与安装孔内壁的接触处添加有润滑油。
岩石试样两端面与两个夹紧套的凹槽底面连接处采用强力胶粘结。
采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：
1、采用球铰拉杆，使得对球铰拉杆施加拉伸载荷时，球铰拉杆的连接头可以在上连接座的安装孔内偏转及旋转，有效避免了直接拉伸试验过程中由于偏心加载导致受载岩石试样偏心拉伸，影响试验结果，球铰拉杆的连接头与安装孔内壁的接触处添加有润滑油，使得球铰拉杆的连接头偏转及旋转更加灵敏，从而实现岩石试样的轴向拉伸。
2、岩石试样的上下两端分别嵌设在两个夹紧套的凹槽内，并且连接处采用强力胶粘结，夹紧套通过连接柱螺纹连接在下连接座的螺纹孔内，使得拆装方便，可实现多组岩石试样的直接加载拉伸试验，大大提高了工作效率，节约时间。
3、岩石试样表面沿轴向均匀布置四个竖向应变片，岩石试样表面沿横向对称布置两个横向应变片，通过电阻应变仪测得岩石试样在直接拉伸试验过程中轴向和横向的变形情况，并传输给计算机，计算机记录下所测得的数据，采用上述装置可以更加直观的得到直接拉伸条件下的岩石力学参数，操作简便，测量精准，从而为研究岩石力学特性提供了进一步的技术支持，具有重大的实际意义。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中球铰拉杆的结构示意图；
图3是本实用新型中上连接座的俯视图；
图4是本实用新型中上连接座的仰视图；
图5是本实用新型中夹紧套的结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，本实用新型的一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，包括应变片9、电阻应变仪11、计算机12以及两组结构相同的上拉杆组件和下拉杆组件，上拉杆组件和下拉杆组件上下对称布置；上拉杆组件包括球铰拉杆、上连接座1、下连接座2和夹紧套3，球铰拉杆包括连杆4和固定连接在连杆4下端的连接头5，连接头5呈半球状结构；上连接座1和下连接座2均呈圆盘形结构，上连接座1和下连接座2之间通过连接螺栓6连接，上连接座1中心开设有安装孔7，安装孔7上口处的直径与连杆4的直径相同，安装孔7下口处的直径与连接头5的直径相同，安装孔7上部设置为与连接头5相对应的半球形结构，连接头5设在安装孔7内，连杆4穿过安装孔7向上伸出上连接座1，下连接座2中心开设有螺纹孔；夹紧套3上表面中心固定连接有呈圆柱形的连接柱8，连接柱8外壁上设有螺纹并螺纹连接在下连接座2的螺纹孔内，夹紧套3下表面开设有圆柱形的凹槽；上拉杆组件和下拉杆组件的夹紧套3之间设有圆柱形的岩石试样13，岩石试样13的上下两端部分别嵌设在两个夹紧套3的凹槽内；应变片9设置在岩石试样13表面，应变片9通过数据线10与电阻应变仪11的数据输入端连接，电阻应变仪11的数据输出端通过数据线10与计算机12连接。本实用新型中的下拉杆组件与上拉杆组件结构相同且上下对称布置，下拉杆组件就不再详细赘述。
应变片9的长度方向沿岩石试样13表面的轴向和横向布置，岩石试样13表面沿轴向均匀布置四个竖向应变片，岩石试样13表面沿横向对称布置两个横向应变片。
球铰拉杆的连接头5外壁与安装孔7内壁的接触处添加有润滑油。
岩石试样13两端面与两个夹紧套3的凹槽底面连接处采用强力胶粘结。
本实用新型的一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置的测量方法，包括以下步骤：
（1）根据岩石力学试验规程规定，制备不同材料属性、形状、数量的岩石试样13；所制备的岩石试样13均是直径为50mm、高度为100mm的标准圆柱体岩石试样；
（2）选取一块岩石试样13，拧下上拉杆组件和下拉杆组件的夹紧套3，将该岩石试样13的上下两端面分别通过强力胶粘结在两个夹紧套3的凹槽内；岩石试样13上下两端分别嵌设入两个夹紧套3的凹槽内部1mm；
（3）将应变片9分别沿岩石试样13表面轴向和横向固定在岩石试样13上；
（4）将岩石试样13及夹紧套3通过两个夹紧套3上的连接柱8对应螺纹连接在两个下连接座2的螺纹孔内，将上拉杆组件和下拉杆组件的连杆固定在岩石力学万能试验机上；
（5）启动计算机12和电阻应变仪11，然后启动岩石力学万能试验机，对球铰拉杆施加拉伸载荷，从而对岩石试样13进行直接拉伸试验，电阻应变仪11通过应变片9测得岩石试样13受拉时轴向和横向的变形情况，并传输给计算机12，计算机12记录下所测得的数据；
（6）关闭电阻应变仪11，移除试验中的岩石试样13；
（7）以上（2）-（6）步骤为一次岩石试样13直接拉伸试验，重复（2）-（6）步骤，进行多次岩石试样13直接拉伸试验；
（8）分析所得试验数据，从而测定岩石直接拉伸力学参数。
本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，其特征在于：包括应变片、电阻应变仪、计算机以及两组结构相同的上拉杆组件和下拉杆组件，上拉杆组件和下拉杆组件上下对称布置；上拉杆组件包括球铰拉杆、上连接座、下连接座和夹紧套，球铰拉杆包括连杆和固定连接在连杆下端的连接头，连接头呈半球状结构；上连接座和下连接座均呈圆盘形结构，上连接座和下连接座之间通过连接螺栓连接，上连接座中心开设有安装孔，安装孔上口处的直径与连杆的直径相同，安装孔下口处的直径与连接头的直径相同，安装孔上部设置为与连接头相对应的半球形结构，连接头设在安装孔内，连杆穿过安装孔向上伸出上连接座，下连接座中心开设有螺纹孔；夹紧套上表面中心固定连接有呈圆柱形的连接柱，连接柱外壁上设有螺纹并螺纹连接在下连接座的螺纹孔内，夹紧套下表面开设有圆柱形的凹槽；上拉杆组件和下拉杆组件的夹紧套之间设有圆柱形的岩石试样，岩石试样的上下两端部分别嵌设在两个夹紧套的凹槽内；应变片设置在岩石试样表面，应变片通过数据线与电阻应变仪的数据输入端连接，电阻应变仪的数据输出端通过数据线与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，其特征在于：应变片的长度方向沿岩石试样表面的轴向和横向布置，岩石试样表面沿轴向均匀布置四个竖向应变片，岩石试样表面沿横向对称布置两个横向应变片。
3.根据权利要求2所述的一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，其特征在于：球铰拉杆的连接头外壁与安装孔内壁的接触处添加有润滑油。
4.根据权利要求3所述的一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置，其特征在于：岩石试样两端面与两个夹紧套的凹槽底面连接处采用强力胶粘结。
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