CN208383620U - 一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置，包括动力装置、电脑主机、电脑显示器和放置空间，放置空间由上座压板、下座压板、左座侧压板和右座侧压板围合而成，下座压板固定在支架上、右座侧压板固定在支架上，左座侧压板安装在轮辐水平力加载器上，轮辐水平力加载器与动力装置相连，上座压板通过活塞加载器与液压油缸相连，轮辐水平力加载器、液压油缸与动力装置相连，岩石圆盘试件径向粘贴应变片，岩石圆盘试件两侧设有位移引伸计，应变片、位移引伸计、动力装置、电脑主机与电脑显示器相连。本实用新型能更好地反映实际工程中，岩石在三向应力状态下应变的演变情况、岩石裂隙的扩展情况，具有安全可靠、效果良好的优点。

Description

一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置

技术领域

本实用新型涉及地质工程领域，特别涉及一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置。

背景技术

在岩石力学中，岩石的抗拉强度是岩石试件在单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力。由于实际岩石的抗拉强度比抗压强度一般要小一个数量级，在水利水电工程、采矿工程、铁路和公路建设工程、土木工程、石油工程、海洋勘探与开发工程等各种工程中常常出现拉伸破坏形式，因此岩石的抗拉强度特性始终是岩石力学研究学者研究的前沿与热门课题。通常情况采用间接拉伸法来测量岩石的抗拉强度，而间接拉伸法最为常用的为岩石劈裂法，在岩石劈裂实验中，岩石在径向加载作用下裂纹沿岩石试件的径向扩展。采用不带侧压的岩石劈裂加载方法，不能更加全面地测量岩石在三向受力状态下的岩石的抗拉强度值和应变值，在实际工程设计和计算中达不到更好的参考价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、测量精确的带侧压的岩石劈裂加载试验装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置，包括动力装置、电脑主机、电脑显示器和用于放置岩石圆盘试件的放置空间，所述放置空间由上座压板、下座压板、左座侧压板和右座侧压板围合而成，所述放置空间下部设有下座压板，下座压板固定在支架上，所述放置空间左部设有左座侧压板，左座侧压板安装在轮辐水平力加载器上，轮辐水平力加载器与动力装置相连，所述放置空间右部设有右座侧压板，右座侧压板安装在反力架上，反力架安装在支架上，所述放置空间上部设有上座压板，上座压板通过活塞加载器与固定在支架上的液压油缸相连，液压油缸与动力装置相连，所述动力装置与电脑主机相连，电脑主机与电脑显示器相连，岩石圆盘试件放在放置空间内，岩石圆盘试件从上而下沿其径向粘贴若干应变片，岩石圆盘试件左右两侧分别设有左侧位移引伸计和右侧位移引伸计，所述应变片、左侧位移引伸计和右侧位移引伸计均与电脑显示器相连。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述下座压板与支架之间设有下座，下座固定在支架上，下座上设有下座垫板，所述下座压板固定在下座垫板上。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述左座侧压板与轮辐水平力加载器之间设有左座压头，左座压头固定在轮辐水平力加载器上，左座压头上设有左座垫板，所述左座侧压板固定在左座垫板上，所述左座压头与轮辐水平力加载器之间设有轮辐传感器，轮辐传感器的信号输出端与电脑显示器相连。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述右座侧压板与反力架之间设有右座压头，右座压头固定在反力架上，右座压头上设有右座垫板，所述右座侧压板固定在右座垫板上。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述上座压板与活塞加载器之间设有上座，上座固定在活塞加载器上，上座下部设有上座垫板，所述上座压板固定在上座垫板下部。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述上座压板、下座压板、左座侧压板、右座侧压板正对岩石圆盘试件的一面均设有与岩石圆盘试件的外圆面相匹配的弧形凹槽。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述上座压板、下座压板、左座侧压板、右座侧压板的弧形凹槽内均设有橡胶垫。

上述带侧压的岩石劈裂加载试验装置，所述岩石圆盘试件为实心、中间钻有孔、中间钻有孔且孔内设有铝条、中间钻有孔且孔内设有煤块，这四种情况中的任意一种。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型针对岩石在实际工程中受力的情况，提出了一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置，在岩石圆盘试件径向处粘贴有应变片，沿着岩石圆盘试件侧向安装位移引伸计，通过轮辐水平力加载器进行侧向加载压力将岩石圆盘试件固定，通过径向加载在岩石圆盘试件表面形成裂纹。本实用新型能更好地反映实际工程中，岩石在三向应力状态下应变的演变情况、岩石裂隙的扩展情况，具有安全可靠、效果良好的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型采用实心岩石圆盘试件的示意图。

图3为本实用新型在岩石圆盘试件中间钻有孔的示意图。

图4为本实用新型在岩石圆盘试件中间钻有孔且孔内设有铝条的示意图。

图5为本实用新型在岩石圆盘试件中间钻有孔且孔内设有煤块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置，包括动力装置1、电脑主机2、电脑显示器3、下座4、下座压板5、应变片6、右座压头7、右座侧压板8、岩石圆盘试件9、上座压板10、上座11、活塞加载器12、液压油缸13、左侧位移引伸计14、左座压头15、轮辐传感器16、橡胶垫17、高强度螺母18、左座侧压板19、支架20、右侧位移引伸计21、左座垫板22、下座垫板23、右座垫板24、上座垫板25、锚固螺母26、反力架27、轮辐水平力加载器28和用于放置岩石圆盘试件9的放置空间，所述放置空间由上座压板10、下座压板5、左座侧压板19和右座侧压板8围合而成，所述放置空间下部设有下座压板5，下座压板5固定在下座4的下座垫板23上，下座4用锚固螺母26固定在支架20上，所述放置空间左部设有左座侧压板19，左座侧压板19安装在左座压头15的左座垫板22上，左座压头15用高强度螺母18固定在轮辐水平力加载器28上，轮辐水平力加载器28与左座压头15之间设有轮辐传感器16，轮辐传感器16的信号输出端与电脑显示器3连接，轮辐水平力加载器28与动力装置1相连，所述放置空间右部设有右座侧压板8，右座侧压板8安装在右座压头7的右座垫板24上，右座压头7固定在反力架27上，反力架27安装在支架20上，所述放置空间上部设有上座压板10，上座压板10固定在上座11的上座垫板25上，上座11通过活塞加载器12与固定在支架20上的液压油缸13相连，液压油缸13与动力装置1相连，所述动力装置1与电脑主机2相连，电脑主机2与电脑显示器3相连，岩石圆盘试件9放在放置空间内，岩石圆盘试件9从上而下沿其径向粘贴若干应变片6，岩石圆盘试件9左右两侧分别设有左侧位移引伸计14和右侧位移引伸计21，所述应变片6、左侧位移引伸计14和右侧位移引伸计21均与电脑显示器3相连。

所述上座压板10、下座压板5、左座侧压板19、右座侧压板8正对岩石圆盘试件9的一面均设有与岩石圆盘试件9的外圆面相匹配的弧形凹槽。所述上座压板10、下座压板5、左座侧压板19、右座侧压板8的弧形凹槽内均设有橡胶垫17。

所述岩石圆盘试件9为实心、中间钻有孔、中间钻有孔且孔内设有铝条、中间钻有孔且孔内设有煤块，这四种情况中的任意一种。

工作时，开启动力装置1的围压和轴压开关，并通过电脑主机2开启试验，开启电脑显示器3中的轴压开关和围压开关，通过动力装置1控制轮辐水平力加载器28对岩石圆盘试件9进行侧向加载，给岩石圆盘试件9预施加侧向压力将岩石圆盘试件9进行侧向固定，利用液压油缸13及活塞加载器12对岩石圆盘试件9进行径向加载，给岩石圆盘试件9预施加侧向压力将岩石圆盘试件9进行径向固定；在岩石圆盘试件9的径向粘贴有应变片6，通过动力装置1控制轮辐水平力加载器28和液压油缸13缓慢对岩石圆盘试件9进行侧向加载和径向加载，利用电脑显示器3接收试验数据及绘制试验图像，通过轮辐传感器16、应变片6、左侧位移引伸计14和右侧位移引伸计21将数据传输给电脑显示器3，从而得到岩石圆盘试件9在径向压力和侧向压力下的岩石裂纹扩展情况。

下面列举实施例1-4来详细说明本实用新型的实施。其中实施例1为在岩石圆盘试件没有钻孔的情况下加载的实施例，实施例2-4为在岩石圆盘试件中钻孔加入铝条、煤块的情况下加载的实施例以及在岩石圆盘试件中钻孔的情况下加载的实施例。

实施例1

本实用新型的带侧压的岩石劈裂加载试验方法，包括如下步骤：

（1）试件的安装。首先使用笔将应变片6的粘贴位置在岩石圆盘试件9上标示出来，直径为50mm,厚度为30mm的岩石圆盘试件9沿圆盘径向贴有应变片6，使用普通胶水涂抹在应变片6粘贴位置，将应变片6上涂抹普通胶水进行粘贴，待所有应变片6贴完止。

（2）装机。将下座4用锚固螺母26锚固安装在支架20上，并在下座4上放置下座垫板23，将下座压板5锚固在下座垫板23上，将液压油缸13固定在支架20上并与活塞加载器12连接，在活塞加载器12下固定安装上座11，在上座11下放置上座垫板25且在上座垫板25下安装上座压板10，上座压板10和下座压板5的弧形凹槽弧度为1.67rad，左座压头15与左座垫板22用高强度螺母18锚固安装在轮辐水平力加载器28上，轮辐水平力加载器28安装有轮辐传感器16，左座垫板22上锚固左座侧压板19，反力架27锚固在支架20上，在反力架27上安装右座压头7且在右座压头7上放置右座垫块24，在右座垫块24上锚固右座侧压板8，左座侧压板19和右座侧压板8的弧形凹槽弧度为1.05rad，左座侧压板19、右座侧压板8上面包裹一层弹性效果比较好的橡胶垫17，将岩石圆盘试件9安装在上座压板10和下座压板5中间并且用橡胶垫17固定，通过动力装置1控制轮辐水平力加载器28对岩石圆盘试件9进行侧向加载，给岩石圆盘试件9预施加侧向压力将岩石圆盘试件9进行侧向固定，利用液压油缸13及活塞加载器12对岩石圆盘试件9进行径向加载，给岩石圆盘试件9预施加侧向压力将岩石圆盘试件9进行径向固定。

（3）加载。通过动力装置1控制轮辐水平力加载器28和液压油缸13缓慢对岩石圆盘试件9进行侧向加载和径向加载，利用电脑显示器3接收试验数据及绘制试验图像，通过轮辐传感器16、应变片6、左侧位移引伸计14和右侧位移引伸计21将数据传输给电脑显示器3，成而得到岩石圆盘试件9在径向压力和侧向压力的岩石裂纹扩展情况。

（4）测定岩石参数。测定岩石圆盘试件9带侧压状态下的岩石抗拉强度值、岩石的径向、侧向变形等参数与加载速率的关系。

实施例2

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：将直径为50mm，厚度为30mm的岩石圆盘试件9用岩石加工钻孔机，在岩石圆盘试件9的圆心处钻直径为6mm孔径，然后打磨一下钻孔31，将准备好的铝条29放入孔径为6mm的岩石圆盘试件9中，直至铝条29全部充满岩石孔径为止。

上述处理条件得到孔洞内加铝条硬质充填物的岩石圆盘试件，然后测量其在径向压力和侧向压力加载状态下岩石裂纹扩展情况。

实施例3

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：将直径为50mm，厚度为30mm的岩石圆盘试件9用岩石加工钻孔机，在岩石圆盘的圆心处钻直径为6mm孔径，然后打磨一下钻孔31，将准备好的煤块30磨成细粉放入孔径为6mm的岩石圆盘试件9中夯实，直至煤块30全部充满岩石孔径为止。

上述处理条件得到孔洞内加煤块软质充填物的岩石圆盘试件，然后测量其在径向压力和侧向压力加载状态下岩石裂纹扩展情况。

实施例4

本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：将直径为50mm，厚度为30mm的岩石圆盘试件9用岩石加工钻孔机，在岩石圆盘的圆心处钻直径为6mm孔径，然后打磨一下钻孔31。

上述处理条件得到带有孔洞的岩石圆盘试件，然后测量其在径向压力和侧向压力加载状态下岩石裂纹扩展情况。

根据以上实施例可知，通过带侧压的岩石劈裂加载试验装置，能够更加真实地研究和反映岩石在不同受力状态下的力学机理，特别是，模拟岩石在不同的处理条件下岩石在三向受力状态下的力学性能变化。岩石的径向、侧向变形数据通过位移引伸计和应变仪实时采集，数据真实可靠。

Claims (8)

1.一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：包括动力装置、电脑主机、电脑显示器和用于放置岩石圆盘试件的放置空间，所述放置空间由上座压板、下座压板、左座侧压板和右座侧压板围合而成，所述放置空间下部设有下座压板，下座压板固定在支架上，所述放置空间左部设有左座侧压板，左座侧压板安装在轮辐水平力加载器上，轮辐水平力加载器与动力装置相连，所述放置空间右部设有右座侧压板，右座侧压板安装在反力架上，反力架安装在支架上，所述放置空间上部设有上座压板，上座压板通过活塞加载器与固定在支架上的液压油缸相连，液压油缸与动力装置相连，所述动力装置与电脑主机相连，电脑主机与电脑显示器相连，岩石圆盘试件放在放置空间内，岩石圆盘试件从上而下沿其径向粘贴若干应变片，岩石圆盘试件左右两侧分别设有左侧位移引伸计和右侧位移引伸计，所述应变片、左侧位移引伸计和右侧位移引伸计均与电脑显示器相连。

2.根据权利要求1所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述下座压板与支架之间设有下座，下座固定在支架上，下座上设有下座垫板，所述下座压板固定在下座垫板上。

3.根据权利要求2所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述左座侧压板与轮辐水平力加载器之间设有左座压头，左座压头固定在轮辐水平力加载器上，左座压头上设有左座垫板，所述左座侧压板固定在左座垫板上，所述左座压头与轮辐水平力加载器之间设有轮辐传感器，轮辐传感器的信号输出端与电脑显示器相连。

4.根据权利要求3所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述右座侧压板与反力架之间设有右座压头，右座压头固定在反力架上，右座压头上设有右座垫板，所述右座侧压板固定在右座垫板上。

5.根据权利要求4所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述上座压板与活塞加载器之间设有上座，上座固定在活塞加载器上，上座下部设有上座垫板，所述上座压板固定在上座垫板下部。

6.根据权利要求5所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述上座压板、下座压板、左座侧压板、右座侧压板正对岩石圆盘试件的一面均设有与岩石圆盘试件的外圆面相匹配的弧形凹槽。

7.根据权利要求6所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述上座压板、下座压板、左座侧压板、右座侧压板的弧形凹槽内均设有橡胶垫。

8.根据权利要求7所述的带侧压的岩石劈裂加载试验装置，其特征在于：所述岩石圆盘试件为实心、中间钻有孔、中间钻有孔且孔内设有铝条、中间钻有孔且孔内设有煤块，这四种情况中的任意一种。