CN207439782U - 一种含裂隙平台巴西试样加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含裂隙平台巴西试样加工装置，包括底座、设置在底座上的试样模具安装槽和底部插入试样模具安装槽内且与底座固定连接的试样模具，试样模具安装槽的横截面轮廓曲线为由依次连接的第一直线、第一圆弧、第二直线和第二圆弧构成的与试样模具的横截面轮廓曲线形状相同的曲线，底座套装于试样模具内的部分为试样成形台，试样成形台的顶部十字交叉设置有滑槽，滑槽上滑动连接有滑块，滑块顶部转动连接有用于在含裂隙平台巴西试样中形成裂隙的裂隙成形片。本实用新型能够直接制备出形状满足试验需要的含裂隙平台巴西试样，能够根据试验的需要设置不同裂隙尺寸、裂隙倾角、裂隙宽度以及裂隙形状，实用性强。

Description

一种含裂隙平台巴西试样加工装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，具体涉及一种含裂隙平台巴西试样加工装置。

背景技术

岩石的抗拉强度是衡量岩体力学性质的重要指标，是用来建立岩石强度判据，确定强度包络线以及选择建筑石材不可缺少的参数。研究岩体的抗拉性能对隧道、工程边坡及地下工程洞室的围岩体有重要意义。目前，测定岩石抗拉强度的方法有：直接拉伸试验，巴西劈裂法，正方形板对轴压裂试验，对轴压模拉伸试验等。由于巴西劈裂容易操作和对试样要求较低，所以通常采用巴西劈裂法测定岩石的抗拉强度。巴西试验用于测试岩石类脆性材料的抗拉强度已经有40多年的历史，并在国外诸多工程领域中得到广泛的应用。 1978年国际岩石力学学会将其作为测试岩石抗拉强度的推荐方法之一。目前国际上测试岩样抗拉强度的标准方法主要是巴西劈裂试验。虽然巴西圆盘试验已经成为目前国际上测试岩石类脆性材料抗拉强度的通行方法，并被写入我国及日本、美国、英国等国的相关技术规范之中。巴西圆盘劈裂是用一个实心圆柱形试件，使它承受径向压缩线载荷至破坏，间接地求出岩石的抗拉强度。其理论依据是按照Bouss inesq半无限体上作用着集中力的解析解的叠加。然而，这一经典的测试方法还有很多不足。如在进行巴西劈裂试验时，加载处会因为应力集中首先脆断，巴西劈裂的中心起裂条件不能得到保证。并且线荷载加载形式必然导致试样从加载点起裂，不满足中心起裂条件；而且垫条刚度、强度的大小及垫条的尺寸、形状等直接影响载荷与试件接触面的接触程度，从而影响到岩石抗拉强度的测试精度；现有平台巴西劈裂试验的抗拉强度公式是基于完整巴西圆盘试样的平面应力问题的弹性力学的解析解，而试样实际上处于三维应力状态且试样为平台巴西试样，其抗拉强度公式存在较大误差；此外，现有巴西劈裂抗拉强度实验测试方法多是对完整岩样进行，并未考虑裂隙对其抗拉强度及破坏模式的影响，更未考虑裂隙偏心对其抗拉强度及破坏模式的影响。而岩石中所包含的大量的微裂隙和孔隙，对岩块抗拉强度影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。因此现有技术中的方法已不适宜于测试岩石类脆性材料的抗拉强度，特别是含裂隙类岩石材料的抗拉强度；为了解决以上问题，有学者提出采用含裂隙平台巴西试样进行类岩石材料的抗拉强度测试，但是，现有技术中还没有能够一次成型含裂隙平台巴西试样的含裂隙平台巴西试样加工装置。现有技术中在制备类岩石式样的时候都是用石膏、水泥砂浆等与其他混合料按一定比例配制制作成100mm×100mm×100mm的立方体，之后在标准条件下，养护28天左右，采用钻孔取芯的方法取芯，然后统一在大理石切割机上根据所需要的尺寸加工成型。这种制样方法程序繁琐，对材料造成了极大的浪费，成本增加。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其结构简单，设计新颖合理，实现方便，能够直接制备出形状满足试验需要的含裂隙平台巴西试样，能够根据试验的需要，设置不同裂隙尺寸、裂隙倾角、裂隙宽度以及裂隙形状，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：包括底座、设置在底座上的试样模具安装槽和底部插入试样模具安装槽内且与底座固定连接的试样模具，所述试样模具安装槽的横截面轮廓曲线为由依次连接的第一直线、第一圆弧、第二直线和第二圆弧构成的与试样模具的横截面轮廓曲线形状相同的曲线，所述试样模具的横截面轮廓与含裂隙平台巴西试样的轮廓相对应，所述第一直线和第二直线对称设置，所述第一圆弧和第二圆弧对称设置，所述第一圆弧和第二圆弧的圆心在同一点上，所述第一圆弧和第二圆弧的半径相等，所述底座套装于试样模具内的部分为试样成形台，所述试样成形台的顶部十字交叉设置有滑槽，所述滑槽上滑动连接有滑块，所述滑块顶部转动连接有用于在含裂隙平台巴西试样中形成裂隙的裂隙成形片。

上述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述底座的形状为长方体形。

上述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述试样模具由左半试样模具和右半试样模具对接构成，所述左半试样模具的横截面轮廓曲线包括第一圆弧的小半部分、第一直线和第二圆弧的大半部分，所述右半试样模具的横截面轮廓曲线包括第一圆弧的大半部分、第二直线和第二圆弧的小半部分，所述左半试样模具位于横截面轮廓曲线第一直线段部分的外壁上设置左半连接耳，所述左半连接耳上设置有第一螺纹孔，所述左半试样模具通过穿入第一螺纹孔内的第一螺栓与底座固定连接；所述右半试样模具位于横截面轮廓曲线第二直线段部分的外壁上设置右半连接耳，所述右半连接耳上设置有第二螺纹孔，所述右半试样模具通过穿入第二螺纹孔内的第二螺栓与底座固定连接；所述试样模具的上部设置有用于固定左半试样模具和右半试样模具的卡箍。

上述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述裂隙成形片的形状为矩形、圆形或椭圆形。

上述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述第一直线的两个端点与第一圆弧和第二圆弧的圆心的连线之间的夹角α与第二直线的两个端点与第一圆弧和第二圆弧的圆心的连线之间的夹角β相等且均为20°～30°。

上述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述滑槽为中间设置有向上凸起的长条形凸块的长条形滑槽，所述滑块为宽度与所述长条形滑槽的宽度相配合且用于滑动连接到所述长条形滑槽中的长方体形滑块，所述滑块的底部设置有用于滑动连接在所述长条形凸块上的长条形开口，所述滑块的顶面上设置有第一圆柱形卡槽，所述滑块位于第一圆柱形卡槽的底面中心位置处设置有第二圆柱形卡槽，所述裂隙成形片的底部固定连接在用于卡合连接到第一圆柱形卡槽内且能够在第一圆柱形卡槽内转动的裂隙成形片底板上，所述裂隙成形片底板的底部设置有用于卡合连接到第二圆柱形卡槽内且能够在第二圆柱形卡槽内转动的裂隙成形片转动轴。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单，设计新颖合理，实现方便。

2、本实用新型采用预埋裂隙成形片的方式来形成模拟岩石中裂纹的裂隙，能够根据试验的需要，设置不同裂隙尺寸、裂隙倾角、裂隙宽度以及裂隙形状(矩形，圆形，椭圆形等)，达到了更加接近岩石非均质各向异性的目的。

3、本实用新型能够直接制备出形状满足试验需要的含裂隙平台巴西试样，避免了现有技术中钻孔取芯的方法取芯造成的材料和成本的浪费。

4、采用本实用新型制备含裂隙平台巴西试样的方法步骤简单，所制备的含裂隙平台巴西试样，能够更加真实地反映类岩石性质，避免了垫条对岩石抗拉强度的测试精度的影响，考虑了裂隙对类岩石抗拉强度及破坏模式的影响，还能够测试裂隙偏心对类岩石抗拉强度及破坏模式的影响，使用本实用新型制备的含裂隙平台巴西试样进行类岩石抗拉强度测试试验，测得的数据能够真实地反映含裂隙类岩石的抗拉强度、裂隙扩展演化规律和破裂模式以及裂隙对其的影响规律。

5、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型的结构简单，设计新颖合理，实现方便，能够直接制备出形状满足试验需要的含裂隙平台巴西试样，能够根据试验的需要，设置不同裂隙尺寸、裂隙倾角、裂隙宽度以及裂隙形状，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图2的B部放大图。

图4为本实用新型滑槽在底座上的设置形状示意图。

图5为本实用新型滑块的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为本实用新型裂隙成形片、裂隙成形片底板和裂隙成形片转动轴的连接关系示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为图7的左视图。

附图标记说明:

1—卡箍； 2-1—左半连接耳； 2-2—右半连接耳；

3—裂隙成形片； 4—滑槽； 5—试样模具；

5-1—左半试样模具； 5-2—右半试样模具； 5-3—第一直线；

5-4—第一圆弧； 5-5—第二直线； 5-6—第二圆弧；

6—底座； 7—试样成形台； 8-1—第一螺纹孔；

8-2—第二螺纹孔； 9—滑块； 9-1—第一圆柱形卡槽；

9-2—第二圆柱形卡槽； 9-3—长条形开口； 10—裂隙成形片底板；

11—裂隙成形片转动轴； 12-1—第一螺栓； 12-2—第二螺栓。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型的含裂隙平台巴西试样加工装置，包括底座6、设置在底座6上的试样模具安装槽和底部插入试样模具安装槽内且与底座6固定连接的试样模具5，所述试样模具安装槽的横截面轮廓曲线为由依次连接的第一直线5-3、第一圆弧5-4、第二直线5-5和第二圆弧5-6构成的与试样模具5的横截面轮廓曲线形状相同的曲线，所述试样模具5的横截面轮廓与含裂隙平台巴西试样的轮廓相对应，所述第一直线5-3和第二直线5-5对称设置，所述第一圆弧5-4和第二圆弧5-6对称设置，所述第一圆弧5-4和第二圆弧5-6的圆心在同一点上，所述第一圆弧5-4和第二圆弧5-6的半径相等，所述底座6套装于试样模具5内的部分为试样成形台7，所述试样成形台7的顶部十字交叉设置有滑槽4，所述滑槽4上滑动连接有滑块9，所述滑块9顶部转动连接有用于在含裂隙平台巴西试样中形成裂隙的裂隙成形片3。

本实施例中，如图1和图2所示，所述底座6的形状为长方体形。

本实施例中，如图1和图2所示，所述试样模具5由左半试样模具5-1 和右半试样模具5-2对接构成，所述左半试样模具5-1的横截面轮廓曲线包括第一圆弧5-4的小半部分、第一直线5-3和第二圆弧5-6的大半部分，所述右半试样模具5-2的横截面轮廓曲线包括第一圆弧5-4的大半部分、第二直线5-5和第二圆弧5-6的小半部分，所述左半试样模具5-1位于横截面轮廓曲线第一直线5-3段部分的外壁上设置左半连接耳2-1，所述左半连接耳2-1上设置有第一螺纹孔8-1，所述左半试样模具5-1通过穿入第一螺纹孔8-1内的第一螺栓15-1与底座6固定连接；所述右半试样模具5-2位于横截面轮廓曲线第二直线5-5段部分的外壁上设置右半连接耳2-2，所述右半连接耳2-2上设置有第二螺纹孔8-2，所述右半试样模具5-2通过穿入第二螺纹孔8-2内的第二螺栓15-2与底座6固定连接；所述试样模具5的上部设置有用于固定左半试样模具5-1和右半试样模具5-2 的卡箍1。

本实施例中，所述裂隙成形片3的形状为矩形、圆形或椭圆形。具体实施时，当试验需要含裂隙平台巴西试样中有矩形的裂隙时，选择矩形的裂隙成形片3；当试验需要含裂隙平台巴西试样中有圆形的裂隙时，选择圆形的裂隙成形片3；当试验需要含裂隙平台巴西试样中有椭圆形的裂隙时，选择椭圆形的裂隙成形片3；通过调整裂隙成形片3的尺寸，就能够在含裂隙平台巴西试样中形成不同尺寸的裂隙；通过调整裂隙成形片3的厚度，就能够在含裂隙平台巴西试样中形成不同宽度的裂隙。具体实施时，所述裂隙成形片3为钢片。

本实施例中，所述第一直线5-3的两个端点与第一圆弧5-4和第二圆弧5-6的圆心的连线之间的夹角α与第二直线5-5的两个端点与第一圆弧 5-4和第二圆弧5-6的圆心的连线之间的夹角β相等且均为20°～30°。

本实施例中，如图4所示，所述滑槽4为中间设置有向上凸起的长条形凸块的长条形滑槽，如图5和图6所示，所述滑块9为宽度与所述长条形滑槽的宽度相配合且用于滑动连接到所述长条形滑槽中的长方体形滑块，所述滑块9的底部设置有用于滑动连接在所述长条形凸块上的长条形开口9-3，所述滑块9的顶面上设置有第一圆柱形卡槽9-1，所述滑块9位于第一圆柱形卡槽9-1的底面中心位置处设置有第二圆柱形卡槽9-2，如图7、图8和图9所示，所述裂隙成形片3的底部固定连接在用于卡合连接到第一圆柱形卡槽9-1内且能够在第一圆柱形卡槽9-1内转动的裂隙成形片底板10上，所述裂隙成形片底板10的底部设置有用于卡合连接到第二圆柱形卡槽9-2内且能够在第二圆柱形卡槽9-2内转动的裂隙成形片转动轴11。具体实施时，用力扳动裂隙成形片3，裂隙成形片3底部的裂隙成形片底板10能够在第一圆柱形卡槽9-1内转动，裂隙成形片转动轴11 能够在第二圆柱形卡槽9-2内转动，从而实现了裂隙成形片3的转动，这样就能够在含裂隙平台巴西试样中形成不同倾角的裂隙。通过调节滑块9 在滑槽4上的位置，能够在含裂隙平台巴西试样中形成距离试样的几何中心距离不同的裂隙。

采用本实用新型制备含裂隙平台巴西试样的方法，包括以下步骤：

步骤一、配置好制备含裂隙平台巴西试样的类岩石材料并搅拌均匀；

本实施例中，步骤一中所述类岩石材料由水泥、细砂和水按照水泥：细砂：水＝4：2：1的比例配置而成，所述水泥为R42.5水泥，所述细砂的粒径为0.55mm～0.83mm。

步骤二、将所述含裂隙平台巴西试样加工装置装配好；

本实施例中，步骤二所述含裂隙平台巴西试样加工装置中，裂隙成形片3的形状为矩形，厚度为1mm；通过调节滑块9在滑槽4上的位置，使裂隙成形片3距离含裂隙平台巴西试样的几何中心的距离为12.5mm；通过旋转裂隙成形片3，使裂隙成形片3的倾角为45°。这样就能够使成型的含裂隙平台巴西试样上裂隙的宽度为1mm，距几何中心的距离为12.5mm，倾角为45°；

步骤三、将所述含裂隙平台巴西试样加工装置清理干净，并在试样模具5的内壁上涂抹润滑油；

步骤四、将步骤一中准备的类岩石材料填入试样模具5中并不断捣实；通过捣实，能够防止所述含裂隙平台巴西试样内部存在气泡；

步骤五、用刮板刮平位于试样模具5顶部的类岩石材料表面；具体实施时，所成型的所述含裂隙平台巴西试样两端面平整度误差不大于 0.05mm，沿试样高度，直径的误差不大于0.3mm；试样端面垂直于试样轴线，最大偏差不大于0.25°；

步骤六、将装入类岩石材料的含裂隙平台巴西试样加工装置放入养护箱中放置24h后，将含裂隙平台巴西试样加工装置从养护箱中取出；

本实施例中，步骤106中和步骤108中所述养护箱内的温度为19.4 ℃，湿度为99％。

步骤七、拆除试样模具5，取出类岩石材料成型的含裂隙平台巴西试样；具体实施时，先拆除连接在左半连接耳2-1上第一螺纹孔8-1内的第一螺栓15-1和连接在右半连接耳2-2上第二螺纹孔8-2内的第二螺栓 15-2，再拆除试样模具5上部的卡箍1，最后拆开对接的左半试样模具5-1 和右半试样模具5-2，取出含裂隙平台巴西试样；

步骤八、将拆模后的含裂隙平台巴西试样置于养护箱内养护7天后取出，完成试验所需含裂隙平台巴西试样的制备。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：包括底座(6)、设置在底座(6)上的试样模具安装槽和底部插入试样模具安装槽内且与底座(6)固定连接的试样模具(5)，所述试样模具安装槽的横截面轮廓曲线为由依次连接的第一直线(5-3)、第一圆弧(5-4)、第二直线(5-5)和第二圆弧(5-6)构成的与试样模具(5)的横截面轮廓曲线形状相同的曲线，所述试样模具(5)的横截面轮廓与含裂隙平台巴西试样的轮廓相对应，所述第一直线(5-3)和第二直线(5-5)对称设置，所述第一圆弧(5-4)和第二圆弧(5-6)对称设置，所述第一圆弧(5-4)和第二圆弧(5-6)的圆心在同一点上，所述第一圆弧(5-4)和第二圆弧(5-6)的半径相等，所述底座(6)套装于试样模具(5)内的部分为试样成形台(7)，所述试样成形台(7)的顶部十字交叉设置有滑槽(4)，所述滑槽(4)上滑动连接有滑块(9)，所述滑块(9)顶部转动连接有用于在含裂隙平台巴西试样中形成裂隙的裂隙成形片(3)。

2.按照权利要求1所述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述底座(6)的形状为长方体形。

3.按照权利要求1所述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述试样模具(5)由左半试样模具(5-1)和右半试样模具(5-2)对接构成，所述左半试样模具(5-1)的横截面轮廓曲线包括第一圆弧(5-4)的小半部分、第一直线(5-3)和第二圆弧(5-6)的大半部分，所述右半试样模具(5-2)的横截面轮廓曲线包括第一圆弧(5-4)的大半部分、第二直线(5-5)和第二圆弧(5-6)的小半部分，所述左半试样模具(5-1)位于横截面轮廓曲线第一直线(5-3)段部分的外壁上设置左半连接耳(2-1)，所述左半连接耳(2-1)上设置有第一螺纹孔(8-1)，所述左半试样模具(5-1)通过穿入第一螺纹孔(8-1)内的第一螺栓(15-1)与底座(6)固定连接；所述右半试样模具(5-2)位于横截面轮廓曲线第二直线(5-5)段部分的外壁上设置右半连接耳(2-2)，所述右半连接耳(2-2) 上设置有第二螺纹孔(8-2)，所述右半试样模具(5-2)通过穿入第二螺纹孔(8-2)内的第二螺栓(15-2)与底座(6)固定连接；所述试样模具(5)的上部设置有用于固定左半试样模具(5-1)和右半试样模具(5-2)的卡箍(1)。

4.按照权利要求1所述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述裂隙成形片(3)的形状为矩形、圆形或椭圆形。

5.按照权利要求1所述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述第一直线(5-3)的两个端点与第一圆弧(5-4)和第二圆弧(5-6)的圆心的连线之间的夹角α与第二直线(5-5)的两个端点与第一圆弧(5-4)和第二圆弧(5-6)的圆心的连线之间的夹角β相等且均为20°～30°。

6.按照权利要求1所述的一种含裂隙平台巴西试样加工装置，其特征在于：所述滑槽(4)为中间设置有向上凸起的长条形凸块的长条形滑槽，所述滑块(9)为宽度与所述长条形滑槽的宽度相配合且用于滑动连接到所述长条形滑槽中的长方体形滑块，所述滑块(9)的底部设置有用于滑动连接在所述长条形凸块上的长条形开口(9-3)，所述滑块(9)的顶面上设置有第一圆柱形卡槽(9-1)，所述滑块(9)位于第一圆柱形卡槽(9-1)的底面中心位置处设置有第二圆柱形卡槽(9-2)，所述裂隙成形片(3)的底部固定连接在用于卡合连接到第一圆柱形卡槽(9-1)内且能够在第一圆柱形卡槽(9-1)内转动的裂隙成形片底板(10)上，所述裂隙成形片底板(10)的底部设置有用于卡合连接到第二圆柱形卡槽(9-2)内且能够在第二圆柱形卡槽(9-2)内转动的裂隙成形片转动轴(11)。