一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置及其測(cè)量方法，包括應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、計(jì)算機(jī)以及結(jié)構(gòu)相同的上拉桿組件和下拉桿組件，上拉桿組件包括球鉸拉桿、上連接座、下連接座和夾緊套，上連接座中心開(kāi)設(shè)有安裝孔，球鉸拉桿插設(shè)在安裝孔內(nèi)，夾緊套通過(guò)連接柱螺紋連接在下連接座的螺紋孔內(nèi)，上拉桿組件和下拉桿組件的夾緊套之間設(shè)有巖石試樣，應(yīng)變片設(shè)置在巖石試樣表面。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)對(duì)球鉸拉桿施加拉伸載荷，從而對(duì)巖石試樣進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)，有效避免巖石試樣受拉時(shí)的偏心加載、操作簡(jiǎn)便、便于拆裝巖石試樣、能夠通過(guò)應(yīng)變片直接測(cè)量巖石試樣受載變形情況、測(cè)量精確。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于巖石拉伸試驗(yàn)
，尤其涉及一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置及其測(cè)量方法。
技術(shù)介紹
巖石是非均質(zhì)材料，內(nèi)部含有微裂隙、孔隙等缺陷，使得巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度，因此巖石不能承受拉應(yīng)力。受拉破壞是工程巖體及自然界巖體的主要破壞形式之一，工程巖體的失效往往是從巖石局部受拉破壞開(kāi)始的，地下工程圍巖體多處于三向應(yīng)力狀態(tài)，在工程開(kāi)挖卸荷后，圍巖體內(nèi)在某方向上可能產(chǎn)生兩向受壓一向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，因而需要研究巖石在拉應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度特征。目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)巖石材料的研究多為壓縮狀態(tài)下的試驗(yàn)研究，而對(duì)于拉伸狀態(tài)下的試驗(yàn)研究相對(duì)較少。測(cè)量巖石抗拉強(qiáng)度的方法，多是采用巴西圓盤(pán)劈裂、彎曲拉伸以及水壓致裂等間接拉伸的方法。不同的間接拉伸試驗(yàn)方法其原理各不相同，其試驗(yàn)結(jié)果也不盡相同，并且試驗(yàn)得出的抗拉強(qiáng)度值與真實(shí)值之間存在較大誤差。如巴西圓盤(pán)劈裂試驗(yàn)的基本原理是假定巖石試樣為均質(zhì)、各向同性和線彈性的脆性體。對(duì)于塑性較大的非脆性巖石，采用該方法所得的試驗(yàn)結(jié)果存在較大的誤差。采用巖石的直接拉伸試驗(yàn)方法測(cè)其拉伸強(qiáng)度，該方法的試驗(yàn)條件要求較高并且實(shí)施困難，因此巖石的抗拉強(qiáng)度不易測(cè)得，故巖石在拉伸狀態(tài)下的試驗(yàn)研究與壓縮狀態(tài)下的試驗(yàn)研究要明顯偏少。部分采用特制巖樣和夾具進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的方法，由于巖樣難以加工并且保持夾具拉力與巖樣軸心線重合相當(dāng)困難，容易出現(xiàn)偏心加載，導(dǎo)致試驗(yàn)效果不佳。目前，直接單軸拉伸試驗(yàn)難度較大，不易實(shí)行，而各種間接測(cè)定的方法，相對(duì)比較簡(jiǎn)單易行，但會(huì)引起較大誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置及其測(cè)量方法，能夠?qū)r石試樣進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)、有效避免巖石試樣受拉時(shí)的偏心加載、操作簡(jiǎn)便、便于拆裝巖石試樣、能夠通過(guò)應(yīng)變片直接測(cè)量巖石試樣受載變形情況、測(cè)量精確。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置，包括應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、計(jì)算機(jī)以及兩組結(jié)構(gòu)相同的上拉桿組件和下拉桿組件，上拉桿組件和下拉桿組件上下對(duì)稱(chēng)布置；上拉桿組件包括球鉸拉桿、上連接座、下連接座和夾緊套，球鉸拉桿包括連桿和固定連接在連桿下端的連接頭，連接頭呈半球狀結(jié)構(gòu)；上連接座和下連接座均呈圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，上連接座和下連接座之間通過(guò)連接螺栓連接，上連接座中心開(kāi)設(shè)有安裝孔，安裝孔上口處的直徑與連桿的直徑相同，安裝孔下口處的直徑與連接頭的直徑相同，安裝孔上部設(shè)置為與連接頭相對(duì)應(yīng)的半球形結(jié)構(gòu)，連接頭設(shè)在安裝孔內(nèi)，連桿穿過(guò)安裝孔向上伸出上連接座，下連接座中心開(kāi)設(shè)有螺紋孔；夾緊套上表面中心固定連接有呈圓柱形的連接柱，連接柱外壁上設(shè)有螺紋并螺紋連接在下連接座的螺紋孔內(nèi)，夾緊套下表面開(kāi)設(shè)有圓柱形的凹槽；上拉桿組件和下拉桿組件的夾緊套之間設(shè)有圓柱形的巖石試樣，巖石試樣的上下兩端部分別嵌設(shè)在兩個(gè)夾緊套的凹槽內(nèi)；應(yīng)變片設(shè)置在巖石試樣表面，應(yīng)變片通過(guò)數(shù)據(jù)線與電阻應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)輸入端連接，電阻應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。應(yīng)變片的長(zhǎng)度方向沿巖石試樣表面的軸向和橫向布置，巖石試樣表面沿軸向均勻布置四個(gè)豎向應(yīng)變片，巖石試樣表面沿橫向?qū)ΨQ(chēng)布置兩個(gè)橫向應(yīng)變片。球鉸拉桿的連接頭外壁與安裝孔內(nèi)壁的接觸處添加有潤(rùn)滑油。巖石試樣兩端面與兩個(gè)夾緊套的凹槽底面連接處采用強(qiáng)力膠粘結(jié)。一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：（1）根據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，制備不同材料屬性、形狀、數(shù)量的巖石試樣；（2）選取一塊巖石試樣，擰下上拉桿組件和下拉桿組件的夾緊套，將該巖石試樣的上下兩端面分別通過(guò)強(qiáng)力膠粘結(jié)在兩個(gè)夾緊套的凹槽內(nèi)；（3）將應(yīng)變片分別沿巖石試樣表面軸向和橫向固定在巖石試樣上；（4）將巖石試樣及夾緊套通過(guò)兩個(gè)夾緊套上的連接柱對(duì)應(yīng)螺紋連接在兩個(gè)下連接座的螺紋孔內(nèi)，將上拉桿組件和下拉桿組件的連桿固定在巖石力學(xué)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上；（5）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和電阻應(yīng)變儀，然后啟動(dòng)巖石力學(xué)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)球鉸拉桿施加拉伸載荷，從而對(duì)巖石試樣進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)，電阻應(yīng)變儀通過(guò)應(yīng)變片測(cè)得巖石試樣受拉時(shí)軸向和橫向的變形情況，并傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄下所測(cè)得的數(shù)據(jù)；（6）關(guān)閉電阻應(yīng)變儀，移除試驗(yàn)中的巖石試樣；（7）以上（2）-（6）步驟為一次巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)，重復(fù)（2）-（6）步驟，進(jìn)行多次巖石試樣直接拉伸試驗(yàn)； （8）分析所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而測(cè)定巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)。采用上述技術(shù)方案，本專(zhuān)利技術(shù)具有如下有益效果：1、采用球鉸拉桿，使得對(duì)球鉸拉桿施加拉伸載荷時(shí)，球鉸拉桿的連接頭可以在上連接座的安裝孔內(nèi)偏轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)，有效避免了直接拉伸試驗(yàn)過(guò)程中由于偏心加載導(dǎo)致受載巖石試樣偏心拉伸，影響試驗(yàn)結(jié)果，球鉸拉桿的連接頭與安裝孔內(nèi)壁的接觸處添加有潤(rùn)滑油，使得球鉸拉桿的連接頭偏轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)更加靈敏，從而實(shí)現(xiàn)巖石試樣的軸向拉伸。2、巖石試樣的上下兩端分別嵌設(shè)在兩個(gè)夾緊套的凹槽內(nèi)，并且連接處采用強(qiáng)力膠粘結(jié)，夾緊套通過(guò)連接柱螺紋連接在下連接座的螺紋孔內(nèi)，使得拆裝方便，可實(shí)現(xiàn)多組巖石試樣的直接加載拉伸試驗(yàn)，大大提高了工作效率，節(jié)約時(shí)間。3、巖石試樣表面沿軸向均勻布置四個(gè)豎向應(yīng)變片，巖石試樣表面沿橫向?qū)ΨQ(chēng)布置兩個(gè)橫向應(yīng)變片，通過(guò)電阻應(yīng)變儀測(cè)得巖石試樣在直接拉伸試驗(yàn)過(guò)程中軸向和橫向的變形情況，并傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄下所測(cè)得的數(shù)據(jù)，采用上述裝置可以更加直觀的得到直接拉伸條件下的巖石力學(xué)參數(shù)，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精準(zhǔn)，從而為研究巖石力學(xué)特性提供了進(jìn)一步的技術(shù)支持，具有重大的實(shí)際意義。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)中球鉸拉桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專(zhuān)利技術(shù)中上連接座的俯視圖；圖4是本專(zhuān)利技術(shù)中上連接座的仰視圖；圖5是本專(zhuān)利技術(shù)中夾緊套的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式如圖1-5所示，本專(zhuān)利技術(shù)的一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置，包括應(yīng)變片9、電阻應(yīng)變儀11、計(jì)算機(jī)12以及兩組結(jié)構(gòu)相同的上拉桿組件和下拉桿組件，上拉桿組件和下拉桿組件上下對(duì)稱(chēng)布置；上拉桿組件包括球鉸拉桿、上連接座1、下連接座2和夾緊套3，球鉸拉桿包括連桿4和固定連接在連桿4下端的連接頭5，連接頭5呈半球狀結(jié)構(gòu)；上連接座1和下連接座2均呈圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，上連接座1和下連接座2之間通過(guò)連接螺栓6連接，上連接座1中心開(kāi)設(shè)有安裝孔7，安裝孔7上口處的直徑與連桿4的直徑相同，安裝孔7下口處的直徑與連接頭5的直徑相同，安裝孔7上部設(shè)置為與連接頭5相對(duì)應(yīng)的半球形結(jié)構(gòu)，連接頭5設(shè)在安裝孔7內(nèi)，連桿4穿過(guò)安裝孔7向上伸出上連接座1，下連接座2中心開(kāi)設(shè)有螺紋孔；夾緊套3上表面中心固定連接有呈圓柱形的連接柱8，連接柱8外壁上設(shè)有螺紋并螺紋連接在下連接座2的螺紋孔內(nèi)，夾緊套3下表面開(kāi)設(shè)有圓柱形的凹槽；上拉桿組件和下拉桿組件的夾緊套3之間設(shè)有圓柱形的巖石試樣13，巖石試樣13的上下兩端部分別嵌設(shè)在兩個(gè)夾緊套3的凹槽內(nèi)；應(yīng)變片9設(shè)置在巖石試樣13表面，應(yīng)變片9通過(guò)數(shù)據(jù)線10與電阻應(yīng)變儀11的數(shù)據(jù)輸入端連接，電阻應(yīng)變儀11的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線10與計(jì)算機(jī)12連接。本專(zhuān)利技術(shù)中的下拉桿組件與上拉桿組件結(jié)構(gòu)相同且上下對(duì)稱(chēng)布置，下拉桿組件就不再詳細(xì)贅述。應(yīng)變片9的長(zhǎng)度方向沿巖石試樣13表面的軸向和橫向布置，巖石試樣13表面沿軸向均勻布置四個(gè)豎向應(yīng)變片，巖石試樣13表面沿橫向?qū)ΨQ(chēng)布置兩個(gè)橫向應(yīng)變片。球鉸拉桿的連接頭5外壁與安裝孔7內(nèi)壁的接觸本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于：包括應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、計(jì)算機(jī)以及兩組結(jié)構(gòu)相同的上拉桿組件和下拉桿組件，上拉桿組件和下拉桿組件上下對(duì)稱(chēng)布置；上拉桿組件包括球鉸拉桿、上連接座、下連接座和夾緊套，球鉸拉桿包括連桿和固定連接在連桿下端的連接頭，連接頭呈半球狀結(jié)構(gòu)；上連接座和下連接座均呈圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，上連接座和下連接座之間通過(guò)連接螺栓連接，上連接座中心開(kāi)設(shè)有安裝孔，安裝孔上口處的直徑與連桿的直徑相同，安裝孔下口處的直徑與連接頭的直徑相同，安裝孔上部設(shè)置為與連接頭相對(duì)應(yīng)的半球形結(jié)構(gòu)，連接頭設(shè)在安裝孔內(nèi)，連桿穿過(guò)安裝孔向上伸出上連接座，下連接座中心開(kāi)設(shè)有螺紋孔；夾緊套上表面中心固定連接有呈圓柱形的連接柱，連接柱外壁上設(shè)有螺紋并螺紋連接在下連接座的螺紋孔內(nèi)，夾緊套下表面開(kāi)設(shè)有圓柱形的凹槽；上拉桿組件和下拉桿組件的夾緊套之間設(shè)有圓柱形的巖石試樣，巖石試樣的上下兩端部分別嵌設(shè)在兩個(gè)夾緊套的凹槽內(nèi)；應(yīng)變片設(shè)置在巖石試樣表面，應(yīng)變片通過(guò)數(shù)據(jù)線與電阻應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)輸入端連接，電阻應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于：包括應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、計(jì)算機(jī)以及兩組結(jié)構(gòu)相同的上拉桿組件和下拉桿組件，上拉桿組件和下拉桿組件上下對(duì)稱(chēng)布置；上拉桿組件包括球鉸拉桿、上連接座、下連接座和夾緊套，球鉸拉桿包括連桿和固定連接在連桿下端的連接頭，連接頭呈半球狀結(jié)構(gòu)；上連接座和下連接座均呈圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，上連接座和下連接座之間通過(guò)連接螺栓連接，上連接座中心開(kāi)設(shè)有安裝孔，安裝孔上口處的直徑與連桿的直徑相同，安裝孔下口處的直徑與連接頭的直徑相同，安裝孔上部設(shè)置為與連接頭相對(duì)應(yīng)的半球形結(jié)構(gòu)，連接頭設(shè)在安裝孔內(nèi)，連桿穿過(guò)安裝孔向上伸出上連接座，下連接座中心開(kāi)設(shè)有螺紋孔；夾緊套上表面中心固定連接有呈圓柱形的連接柱，連接柱外壁上設(shè)有螺紋并螺紋連接在下連接座的螺紋孔內(nèi)，夾緊套下表面開(kāi)設(shè)有圓柱形的凹槽；上拉桿組件和下拉桿組件的夾緊套之間設(shè)有圓柱形的巖石試樣，巖石試樣的上下兩端部分別嵌設(shè)在兩個(gè)夾緊套的凹槽內(nèi)；應(yīng)變片設(shè)置在巖石試樣表面，應(yīng)變片通過(guò)數(shù)據(jù)線與電阻應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)輸入端連接，電阻應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量巖石直接拉伸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于：應(yīng)變片的長(zhǎng)度方向沿巖石試樣表面的軸向和橫向布置，巖石試樣表面沿軸向均勻布置四個(gè)豎向應(yīng)變片，巖石試樣表面沿橫向?qū)ΨQ(chēng)布置兩個(gè)橫向應(yīng)變片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁瑞甫，侯志強(qiáng)，王文，李懷珍，蘇承東，喬卿付，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：河南理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：河南;41
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。