CN210375938U - 一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，包括：端部连接构件，所述端部连接构件包括两个，分别为第一端部连接构件和第二端部连接构件；固结装置，所述固结装置用于辅助注浆，提供所述粘结剂将所述岩石试块与所述端部连接构件的一端连接，所述固结装置包括两个注浆盒，分别为第一注浆盒和第二注浆盒；夹持对中构件，所述夹持对中构件包括容纳段和夹持段，所述容纳段设有容纳腔，所述容纳腔用于活动连接所述端部连接构件的另一端，所述夹持段夹持在拉伸试验机夹具上。本实用新型的拉伸试验装置可实现对各类强度岩石试块进行高精度和模块化快速试验的功能，可适应不同拉伸试验机夹头，具有灵活度高、高效、简便等特点。

Description

一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置

技术领域

本实用新型属于一种岩石力学材料试验技术领域，具体涉及一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置。

背景技术

岩石抗拉强度是岩土材料非常重要的力学指标之一，在岩土工程建设中，因岩体常常处于压应力、拉应力和剪切应力多种复杂应力交替存在的状态之下，如何准确的划分岩体的应力状态区域，即确定岩体的危险破坏区域是评判岩土工程稳定性的关键；又因岩石的压应力远大于拉应力，岩体的破坏总是先开始于受拉区域，因此了解岩石抗拉峰值强度以及确定岩体拉应力分布区域是确定岩土工程稳定性的基础资料之一。

岩石抗拉强度是指岩石试件在拉应力作用下破坏时，与拉力垂直的断面上的平均拉应力。在岩石直接拉伸试验(单轴抗拉试验)中，一些软岩与夹具之间容易发生破坏和变形，导致试样中心线难以保证与荷载保持在同一轴线上，由于试件制作和实现单轴拉伸加载的困难，很少采用直接拉伸试验，大多采用劈裂法间接拉伸试验测定岩石抗拉强度；由于岩石中微裂隙在压力下闭合而产生摩擦，岩石试样的应力状态很复杂，用劈裂法试验检测时与单轴拉伸时的应力状态相去甚远，导致测得的抗拉强度与真实值有较大差距，不能真实反映岩石的力学性质，且无法获得岩石的拉应力-应变曲线。

因此，在获取岩石抗拉强度方面采用单轴抗拉试验具有天然理论优势，采用目前现有拉伸试验设备难以保证试样中心线与荷载保持在同一轴线上，拉伸试验数据与真实值相差较大，是目前限制单轴抗拉试验应用的主要阻碍。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，以至少解决目前现有拉伸试验装置无法确保标准岩石试块中心线与载荷难以保持在同一轴线上，拉伸试验数据与真实值存在较大差距的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，所述拉伸试验系统包括：

端部连接构件，所述端部连接构件包括两个，分别为第一端部连接构件和第二端部连接构件，岩石试块的两端面通过粘结剂分别与所述第一端部连接构件和所述第二端部连接构件的一端连接；

固结装置，所述固结装置用于辅助注浆，提供所述粘结剂将所述岩石试块与所述端部连接构件的一端连接，所述固结装置包括两个注浆盒，分别为第一注浆盒和第二注浆盒，所述第一注浆盒和所述第二注浆盒分别设于所述岩石试块的两端部；

夹持对中构件，所述夹持对中构件包括容纳段和夹持段，所述容纳段设有容纳腔，所述容纳腔用于活动连接所述端部连接构件的另一端，所述夹持段夹持在拉伸试验机夹具上。

在如上所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，优选，所述注浆盒包括可拆卸连接的上盒体和下盒体，所述注浆盒横向设有第一腔体，所述第一腔体用于容纳所述岩石试块和所述端部连接构件，所述第一腔体中心向外围延伸有第二腔体，所述第二腔体用于容纳粘结剂，所述上盒体上设置有贯穿于所述上盒体上表面和所述第二腔体的注浆孔，所述第一腔体和所述第二腔体相互贯通。

在如上所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，优选，所述第一腔体为圆柱形，贯穿于所述注浆盒，所述第一腔体的的直径与所述岩石试块的直径相同。

在如上所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，优选，所述固结装置还包括端部固定模块，所述端部固定模块的上表面设有弧形凹槽，用于在注浆时放置所述端部连接构件，所述端部固定模块有两个，分别为第一端部固定模块和第二端部固定模块。

在如上所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，优选，所述端部固定模块的弧形凹槽的弧度与所述端部连接构件的另一端弧度一致。

在如上所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，优选，所述夹持对中构件的夹持段的端部开设有螺孔。

在如上所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，优选，所述固结装置的底部设有定位基座，所述固结装置固定在所述定位基座上。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置包括端部连接构件、固结装置和夹持对中构件，通过对固结装置注浆，提供粘结剂用于将岩石试块与端部连接构件连接，将岩石试块与端部连接构件粘结起来，然后将端部连接构件悬挂在夹持对中构件上，通过对轴向精度的控制，保证岩石试块和拉伸载荷保持高精度的同轴度，能够有效获取科学合理的岩石试块单轴抗拉强度；本实用新型的拉伸试验装置可实现对各类强度岩石试块进行高精度和模块化快速试验的功能，具有高效、快速、简便等特点，同时可以适应不同拉伸试验机夹具夹头特点，灵活度高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型实施例的端部连接构件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的固结装置和岩石试块注浆粘结时的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本实用新型实施例的固结装置的安装结构示意图；

图5为本实用新型实施例的端部固定模块的侧视图；

图6为本实用新型实施例的端部固定模块的俯视图；

图7为本实用新型实施例的注浆盒上盒体的侧视图；

图8为本实用新型实施例的注浆盒上盒体的俯视图；

图9为本实用新型实施例的注浆盒下盒体的侧视图；

图10为本实用新型实施例的注浆盒下盒体的俯视图；

图11为本实用新型实施例的夹持对中构件的左视图；

图12为本实用新型实施例的夹持对中构件的剖视图；

图13为图12的A-A向剖视图；

图14为本实用新型实施例的岩石试块轴向拉伸强度抗拉试验示意图。

图中：1、端部连接构件；11、第一端部连接构件；12、第二端部连接构件；2、固结装置；21、第一注浆盒；22、第二注浆盒；23、上盒体；24、下盒体；25、注浆孔；26、第一腔体；27、第二腔体；28、第一端部固定模块；29、第二端部固定模；210、定位基座；3、夹持对中构件；31、容纳段；32、夹持段；33、螺孔；4、粘结剂；5、岩石试块。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图14所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，拉伸试验装置包括：

端部连接构件1，端部连接构件1包括两个，分别为第一端部连接构件11和第二端部连接构件12，第一端部连接构件11和第二端部连接构件12的两端部均为圆柱形结构，且尺寸相同，第一端部连接构件11和第二端部连接构件12的一端部尺寸与岩石试块5的直径相同，岩石试块5的两端面通过粘结剂4分别与第一端部连接构件11和第二端部连接构件12直径相同的一端连接。

本实用新型的具体实施例中，岩石试块5为标准试块，直径50mm，高度100mm，端部连接构件1的一端直径为50mm，另一端直径为40mm，中间部位直径为30mm，中间部位与两端部分别通过倒角过渡；通过端部连接构件1与岩石试块5精准对中，克服了拉伸试验中岩石试块5容易与载荷方向偏差的问题。

图如2至图10所示，固结装置2，固结装置2用于辅助注浆，形成岩石构件，即岩石试块5与端部连接构件1的连接体，固结装置2作为拉伸试验系统的辅助装置，提供粘结剂4将岩石试块5与端部连接构件1直径相同的一端粘接，通过固结装置2上的注浆孔25向内部注入粘结剂4，将岩石试块5和端部连接试块粘结起来；固结装置2包括两个注浆盒，分别为第一注浆盒21和第二注浆盒22，第一注浆盒21和第二注浆盒22分别设于岩石试块5的两端部，且尺寸、形状相同。

在本实用新型的具体实施例中，注浆盒包括可拆卸连接的上盒体23和下盒体24，上盒体23和下盒体24可用螺栓连接固定，注浆盒横向设有第一腔体26，第一腔体26用于容纳岩石试块5，第一腔体26为圆柱形，贯穿于注浆盒，第一腔体26的的直径与岩石试块5的直径相同为50mm；第一腔体26在注浆盒的上盒体23内部形成中空半圆柱形腔体，同理在注浆盒下盒体24内部形成中空半圆柱形腔体，注浆盒闭合后第一腔体26与岩石试块5紧密配合。

在本实用新型的具体实施例中，第一腔体26中心向外围延伸有第二腔体27，第二腔体27为圆环形，用于容纳粘结剂4，第二腔体27的半径为30mm，第二腔体27的宽度小于第一腔体26的宽度，第一腔体26和第二腔体27贯通，第二腔体27设于第一腔体26中心外围，形成的粘结剂4存储空间能够对岩石试块5和端部连接构件1连接处进行包覆，加强粘结强度；注浆盒的上盒体23上方中心设有注浆孔25，注浆孔25联通第二腔体27，注浆孔25、第一腔体26和第二腔体27相互贯通。

在本实用新型的具体实施例中，固结装置2还包括端部固定模块，端部固定模块的上表面设有弧形凹槽，用于在注浆时放置端部连接构件1的另一端，端部固定模块有两个，分别为第一端部固定模块28和第二端部固定模块29，弧形凹槽的弧度与端部连接构件1的自由端弧度一致，弧形凹槽为半圆柱形，半径为20mm，与端部连接构件1的自由端的半径相同；端部固定模块的加工精度达到0.1mm，起到稳定岩石构件端部的作用。

在本实用新型的具体实施例中，固结装置2的底部设有定位基座210，固结装置2固定在定位基座210上，具体的，第一注浆盒21的下盒体24、第二注浆盒22的下盒体24、第一端部固定模块28和第二端部固定模块29均采用螺栓固定在定位基座210上，定位基座210上表面处于同一水平面上，定位基座210的设置确保岩石构件在粘接剂粘接之后处于高精度的同轴度。

如图11至图13所示，夹持对中构件3，夹持对中构件3有两个，分别为第一夹持对中构件3和第二夹持对中构件3，夹持对中构件3包括容纳段31和夹持段32，容纳段31设有容纳腔，容纳腔用于活动连接端部连接构件1的另一端，即端部连接构件1的自由端，容纳腔壁面设有开口，端部连接构件1的自由端通过开口可以悬挂在容纳腔内，两者接触界面为三维同心圆弧面，夹持段32夹持在拉伸试验机夹具上；夹持对中构件3的夹持段32为直径为30mm的螺柱，端部中心开设有螺孔33，螺孔33为直径为4mm，深度为40mm套丝内螺孔33，以便于拉伸试验机不同夹具的转换对接。

本实用新型的标准岩石试块5抗拉强度拉伸试验系统符合各类岩石力学规范规程岩石直接拉伸试验要求，主要应用于圆柱形标准岩石试块5的抗拉强度试验，标准岩石试块5高度为100mm，直径为50mm，应满足直径误差不得超过0.3mm；两端面的不平行度最大不超过0.05mm；端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。

本实用新型的一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置的试验方法，试验方法包括以下步骤：

S1、岩石试块与端部连接构件的粘结

岩石试块5与端部连接构件1先进行粘结，目的是高精度同轴固结岩石试块5与端部连接构件1，满足抗拉试验高度同轴的试件要求，岩石构件拆模后测量其两端圆周轴线偏角，最大偏差小于0.25°。

s11、首先，从左到右依次将第一端部固定模块28、第一注浆盒21的下盒体24、第二注浆盒22的下盒体24和第二端部固定模块29固定安装在定位基座210上，定位基座210上设置有相对应的螺栓孔，使用螺栓将四者固定夹紧；四者同轴线最大偏差应小于0.25°，位置最大偏移差小于1mm；

安装合格后，在第一注浆盒21和第二注浆盒22内部与粘结剂4接触的注浆盒腔体表面涂抹有脱模剂油脂，油脂单层厚度小于0.5mm，确保注浆盒上下盒体24合并后达到注浆浆液无法溢漏的标准，也便于固结后脱模；

s12、其次，将岩石试块5放置于第一注浆盒21和第二注浆盒22上方的第一腔体26上中心位置，并将第一端部连接构件11放置于第一端部固定模块28和第一注浆盒21下盒体24上，满足第一端部连接构件11与岩石试块5距离3～6mm，并保证第一端部连接构件11进入第一注浆盒21的第一腔体26内1～2mm以上；然后将第二端部连接构件12放置于第二注浆盒22下盒体24和第二端部固定模块29上，满足第二端部连接构件12与岩石试块5距离3～6mm，并保证第二端部连接构件12进入第二注浆盒22的第一腔体26内1～2mm以上；

s13、再次，将第一注浆盒21上盒体23盖合在第一注浆盒21下盒体24，第二注浆盒22上盒体23盖合在第二注浆盒22下盒体24上，螺栓紧固后确保第一端部连接构件11的另一端和第二端部连接构件12的另一端两端部同轴及其与上盒体23、下盒体24紧密贴合；

s14、最后，将高强度粘结剂4通过注浆孔25注入，注浆液面要满足高于岩石试块5并低于注浆孔25孔道高度，以便顺利脱模，注浆浆液粘结界面处抗拉强度大于岩石试块5的截面抗拉强度，浆液在2～4h完成固化，待粘结剂4固结稳定后再拆开注浆盒，形成岩石构件。

S2、岩石试块的拉伸

如图14所示，s22首先将第一夹持对中构件3的夹持段32由拉伸试验机夹具上夹头固定；

s23、其次将S1中制备的岩石构件挂置在第一夹持对中构件3的容纳段31下方，保持垂直稳定；然后将第二夹持对中构件3的容纳段31挂置在岩石构件的下方，并使整体保持垂直状态；

s24、最后将拉伸试验机夹具下夹头缓慢咬合于第二夹持对中构件3的夹持段32，调整拉伸试验机夹具的夹头，开始抗拉强度轴向拉伸试验。

综上所述，本实用新型的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置通过对固结装置注浆，提供粘结剂形成岩石构件，并严格控制同轴度和精度，然后将端部连接构件悬挂在夹持对中构件上，通过对轴向精度的控制，保证岩石试块和拉伸载荷保持高精度的同轴度，能够有效获取科学合理的岩石试块单轴抗拉强度；本实用新型的拉伸试验装置可实现对各类强度岩石试块进行高精度和模块化快速试验的功能，具有高效、快速、简便等特点，同时可以适应不同拉伸试验机夹具夹头，灵活度高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述拉伸试验系统包括：

端部连接构件，所述端部连接构件包括两个，分别为第一端部连接构件和第二端部连接构件，岩石试块的两端面通过粘结剂分别与所述第一端部连接构件和所述第二端部连接构件的一端连接；

固结装置，所述固结装置用于辅助注浆，提供所述粘结剂将所述岩石试块与所述端部连接构件的一端连接，所述固结装置包括两个注浆盒，分别为第一注浆盒和第二注浆盒，所述第一注浆盒和所述第二注浆盒分别设于所述岩石试块的两端部；

夹持对中构件，所述夹持对中构件包括容纳段和夹持段，所述容纳段设有容纳腔，所述容纳腔用于活动连接所述端部连接构件的另一端，所述夹持段夹持在拉伸试验机夹具上。

2.如权利要求1所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述注浆盒包括可拆卸连接的上盒体和下盒体，所述注浆盒横向设有第一腔体，所述第一腔体用于容纳所述岩石试块和所述端部连接构件，所述第一腔体中心向外围延伸有第二腔体，所述第二腔体用于容纳粘结剂，所述上盒体上设置有贯穿于所述上盒体上表面和所述第二腔体的注浆孔，所述第一腔体和所述第二腔体相互贯通。

3.如权利要求2所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述第一腔体为圆柱形，贯穿于所述注浆盒，所述第一腔体的直径与所述岩石试块的直径相同。

4.如权利要求1所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述固结装置还包括端部固定模块，所述端部固定模块的上表面设有弧形凹槽，用于在注浆时放置所述端部连接构件，所述端部固定模块有两个，分别为第一端部固定模块和第二端部固定模块。

5.如权利要求4所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述端部固定模块的弧形凹槽的弧度与所述端部连接构件的另一端弧度一致。

6.如权利要求1所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述夹持对中构件的夹持段的端部开设有螺孔。

7.如权利要求2～6任一项所述的适用于文物岩石抗拉强度直接拉伸试验装置，其特征在于，所述固结装置的底部设有定位基座，所述固结装置固定在所述定位基座上。

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