一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，主要應(yīng)用于室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)，測(cè)量巖石的抗拉強(qiáng)度。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于測(cè)定巖石的抗拉參數(shù)主要有直接拉伸試驗(yàn)和間接拉伸試驗(yàn)兩種方法。由于直接拉伸試驗(yàn)在操作中較難完成，通常采用間接拉伸試驗(yàn)方法測(cè)試巖樣的抗拉強(qiáng)度。巴西劈裂試驗(yàn)是目前國(guó)際上測(cè)試巖樣抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法之一，被廣泛采用。但是隨著研宄的不斷深入，發(fā)現(xiàn)巴西劈裂試驗(yàn)本身存在較大誤差，其試驗(yàn)假設(shè)與Griffith強(qiáng)度準(zhǔn)則并不相符，巖石巴西試驗(yàn)檢測(cè)抗拉強(qiáng)度是一個(gè)三維彈性力學(xué)問(wèn)題，由分析可知試樣端面中心處拉應(yīng)力最大，但由于巴西劈裂試驗(yàn)中應(yīng)力集中存在，滿足不了從端面中心點(diǎn)起裂條件，而必然從端面的應(yīng)力集中的加載點(diǎn)起裂，并且都相對(duì)較薄的巖樣巴西劈裂對(duì)端面的損傷更大，所以測(cè)量結(jié)果并不能反映巖樣的真實(shí)抗拉強(qiáng)度。此外，在專利《一種通過(guò)單個(gè)巖樣測(cè)任意片理角度下巖石抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)方法》(專利號(hào)201410687741.1)中已經(jīng)提到了采取圓柱形試樣的端面作為劈裂面的豎向劈裂，并已證明較為準(zhǔn)確。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本試驗(yàn)夾具用于有別于傳統(tǒng)徑向巴西劈裂試驗(yàn)的端面劈裂，主要適用于軟巖，且?guī)r樣厚度相對(duì)較小，使拉應(yīng)力較為均勻地分布在巖樣內(nèi)部，避免了因墊條施加的線荷載處產(chǎn)生應(yīng)力集中而使試樣局部被壓碎，試驗(yàn)的結(jié)果更加接近抗拉強(qiáng)度。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案是:一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，它包括四塊完全相同的長(zhǎng)方形鋼片，長(zhǎng)方形鋼片的一邊上加工有坡口，在長(zhǎng)方形鋼片的四角上加工有螺紋孔，兩個(gè)長(zhǎng)方形鋼片的坡口相配合形成下楔口和上楔口，上下兩長(zhǎng)方形鋼片通過(guò)螺栓相連，下楔口和上楔口之間設(shè)置有楔塊。
[0005]所述楔塊上加工有與下楔口和上楔口相配合的斜面。
[0006]所述長(zhǎng)方形鋼片與巖樣接觸的一側(cè)表面加工有均勻布置縱橫交錯(cuò)的切割槽。
[0007]所述楔塊的截面形狀為等腰梯形，上底邊與斜邊夾角范圍為100° -110°。
[0008]本實(shí)用新型有如下有益效果:
[0009]在使用時(shí)，將加工好的試樣放置于由四塊長(zhǎng)方形鋼片組裝而成的試驗(yàn)夾具中，并通過(guò)螺栓將夾具夾緊固定，然后將楔塊分別設(shè)置在上楔口和下楔口之間，并將整個(gè)裝置放置于儀器內(nèi)部進(jìn)行加載，通過(guò)楔塊產(chǎn)生拉伸力，對(duì)試樣進(jìn)行劈裂拉伸試驗(yàn)。通過(guò)采集到的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]圖1為本實(shí)用新型夾具整體試驗(yàn)示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型長(zhǎng)方形鋼片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型楔塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本實(shí)用新型上楔口與楔塊配合關(guān)系示意圖。
[0015]圖5為本實(shí)用新型長(zhǎng)方形鋼片背面切割槽的機(jī)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:下楔口 1、螺栓2、試樣3、長(zhǎng)方形鋼片4、上楔口 5、楔塊6、螺紋孔401、坡口402、切割槽403、斜面601。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]參見(jiàn)圖1-5，一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，它包括四塊完全相同的長(zhǎng)方形鋼片4，長(zhǎng)方形鋼片4的一邊上加工有坡口 402，在長(zhǎng)方形鋼片4的四角上加工有螺紋孔401，兩個(gè)長(zhǎng)方形鋼片4的坡口 402相配合形成下楔口 I和上楔口 5，上下兩長(zhǎng)方形鋼片4通過(guò)螺栓2相連，下楔口 I和上楔口 5之間設(shè)置有楔塊6。
[0019]優(yōu)選的，所述楔塊6上加工有與下楔口 I和上楔口 5相配合的斜面601，通過(guò)上述的配合結(jié)構(gòu)能夠其主要作用是沿著長(zhǎng)方形鋼片4上的楔口下壓，使長(zhǎng)方形鋼片4產(chǎn)生水平相反方向的位移，從而給試樣3提供一個(gè)水平拉力。
[0020]優(yōu)選的，所述長(zhǎng)方形鋼片4與巖樣接觸的一側(cè)表面加工有均勻布置縱橫交錯(cuò)的切割槽403，用以增大與試樣3的摩擦力，更均勻的將壓力傳遞到巖樣上。
[0021]優(yōu)選的，所述楔塊6的截面形狀為等腰梯形，上底邊與斜邊夾角范圍為100。 -110。。
[0022]在本實(shí)施例中:
[0023]優(yōu)選的，所述楔塊6的長(zhǎng)度取值范圍為70-90mm，底面為等腰梯形，兩底邊尺寸取值范圍分別為2-3mm、3-5mm，斜邊長(zhǎng)度取值范圍為6_10mm，底邊與斜邊夾角分別取值范圍為 70° -80。UOO0 -110。。
[0024]優(yōu)選的，所述長(zhǎng)方形鋼片4厚度取值范圍12-20mm，長(zhǎng)度取值范圍70_90mm，寬度取值25mm，鋼片的坡口邊豎直高度為6mm，長(zhǎng)方形鋼片4的四個(gè)角相應(yīng)位置有螺紋孔401。
[0025]本實(shí)用新型裝置具體工作原理和工作過(guò)程為:
[0026]1、制備直徑50mm，高2mm的圓柱體巖石試樣3，將底面打磨光滑，在兩個(gè)底面圓上用黑色標(biāo)記筆各畫出一條直徑，以方便確定長(zhǎng)方形鋼片4的貼合位置。
[0027]2、用清水將長(zhǎng)方形鋼片4夾具內(nèi)壁清理干凈，并用吸水紙擦干。
[0028]3、將試樣3固定在上下長(zhǎng)方形鋼片4之間，具體實(shí)施方法為:先將兩長(zhǎng)方形鋼片4對(duì)接使下楔口 I朝下作為下底，再將試樣3置于對(duì)接的兩個(gè)長(zhǎng)方形鋼片4之上，所標(biāo)記的直徑與長(zhǎng)方形鋼片4之間的連接縫對(duì)齊。在底面長(zhǎng)方形鋼片4的8個(gè)螺紋孔401上旋緊螺栓2，并使其高度保持一致。再將另外兩長(zhǎng)方形鋼片4沿著試樣3上端面標(biāo)記好的直徑對(duì)接，使上楔口 5朝上，8根螺栓2穿過(guò)其螺紋孔401，將兩長(zhǎng)方形鋼片4壓放于試樣3之上，螺栓2伸出長(zhǎng)方形鋼片4部分用螺母鉚接，直到長(zhǎng)方形鋼片4將試樣3壓緊成為一個(gè)整體。
[0029]4、將夾具與試樣3連結(jié)成的整體取出，將兩個(gè)楔塊6分別卡入夾具的下楔口 I和上楔口 5中，然后將其在RMT-150C試驗(yàn)儀器上安置好。
[0030]5、操作儀器開始試驗(yàn)，儀器壓頭施加豎直方向的壓力，將上下兩個(gè)楔塊沿楔口壓入，使長(zhǎng)方形鋼片4向相反方向發(fā)生位移，長(zhǎng)方形鋼片4通過(guò)與試樣間的摩擦力對(duì)試樣產(chǎn)生方向相反的拉力，直到試樣產(chǎn)生拉裂縫即試樣破壞停止試驗(yàn)。
[0031]6、用扳手工具將夾具與試樣分離。
[0032]7、在計(jì)算機(jī)中導(dǎo)出本次試驗(yàn)的最大荷載P代入公式σ = 2P/JTDL (式中:σ—巖樣抗拉強(qiáng)度MPa ;P—劈裂荷載值N ;D—巖樣直徑mm ;L—巖樣厚度mm)計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度。
[0033]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式。技術(shù)人員均可在不違背本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)及操作步驟，在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，應(yīng)如本實(shí)用新型的權(quán)利要求書覆蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于:它包括四塊完全相同的長(zhǎng)方形鋼片(4)，長(zhǎng)方形鋼片(4)的一邊上加工有坡口(402)，在長(zhǎng)方形鋼片(4)的四角上加工有螺紋孔(401),兩個(gè)長(zhǎng)方形鋼片(4)的坡口(402)相配合形成下楔口( I)和上楔口(5)，上下兩長(zhǎng)方形鋼片(4)通過(guò)螺栓(2)相連，下楔口( I)和上楔口(5)之間設(shè)置有楔塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述楔塊(6)上加工有與下楔口(I)和上楔口(5)相配合的斜面(601)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述長(zhǎng)方形鋼片(4)與巖樣接觸的一側(cè)表面加工有均勻布置縱橫交錯(cuò)的切割槽(403)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述楔塊(6)的截面形狀為等腰梯形，上底邊與斜邊夾角范圍為100° -110°。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具，它包括四塊完全相同的長(zhǎng)方形鋼片，長(zhǎng)方形鋼片的一邊上加工有坡口，在長(zhǎng)方形鋼片的四角上加工有螺紋孔，兩個(gè)長(zhǎng)方形鋼片的坡口相配合形成下楔口和上楔口，上下兩長(zhǎng)方形鋼片通過(guò)螺栓相連，下楔口和上楔口之間設(shè)置有楔塊。本試驗(yàn)夾具用于有別于傳統(tǒng)徑向巴西劈裂試驗(yàn)的端面劈裂，主要適用于軟巖，且?guī)r樣厚度相對(duì)較小，使拉應(yīng)力較為均勻地分布在巖樣內(nèi)部，避免了因墊條施加的線荷載處產(chǎn)生應(yīng)力集中而使試樣局部被壓碎，試驗(yàn)的結(jié)果更加接近抗拉強(qiáng)度。
【IPC分類】G01N3-04
【公開號(hào)】CN204594801
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520352958
【發(fā)明人】劉杰, 苑騰飛, 李建林, 虎義平, 秦勇, 顏溧洲, 于振民
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日