套筒粘接的巖石直接拉伸試驗裝置及試驗方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種套筒粘接的巖石直接拉伸試驗裝置及試驗方法，所述的試驗裝置包括相配套的套筒組件、粘結裝置和拉伸定位裝置；套筒與巖石試件的端面和部分側面粘接，通過增大試件端部粘結面積有效提高試件端部的抗拉承載力，從而達到進行高強度巖石拉伸試驗的目的。該試驗裝置構造簡單、拆卸方便，試驗方法簡便，易于操作。試驗裝置及試驗方法易于推廣，應用前景廣闊，經濟效益顯著。

Direct rock tension test device and test method for sleeve bonding

The invention discloses a rock direct tensile test apparatus and method for bonding a sleeve, test device comprises supporting sleeve assembly, bonding device and tensile test and positioning device; rock sleeve member end and side bonding, by increasing the ends of the specimen bonding area improve the end of tensile load stress, so as to achieve the purpose of high strength rock tensile test. The test device is simple in structure and easy to disassemble. The test method is simple and easy to operate. The test device and the test method are easy to popularize and have wide application prospects and remarkable economic benefits.

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種，所述的試驗裝置包括相配套的套筒組件、粘結裝置和拉伸定位裝置；套筒與巖石試件的端面和部分側面粘接，通過增大試件端部粘結面積有效提高試件端部的抗拉承載力，從而達到進行高強度巖石拉伸試驗的目的。該試驗裝置構造簡單、拆卸方便，試驗方法簡便，易于操作。試驗裝置及試驗方法易于推廣，應用前景廣闊，經濟效益顯著。【專利說明】
本專利技術涉及一種巖石拉伸試驗技術，尤其是。
技術介紹
眾所周知，巖石在大多數情況下承受壓應力而較少承受拉應力。因此，壓縮和剪切應力狀態受到重視，巖石力學特性的試驗研究主要集中在壓應力條件下巖石的力學響應，包括單軸、雙軸和三軸壓縮試驗等；而對拉應力作用下巖石的力學特性研究相對較少。但是目前工程巖體中的應力狀態常常很復雜，有些區域處于壓應力狀態，而有些區域則處于拉應力或拉剪應力狀態；而且巖石類材料最顯著的特點就是抗拉強度遠小于抗壓強度，所以巖體的破壞常常從拉應力區或拉剪應力區開始，出現拉破壞或拉剪破壞。因而研究拉應力作用下特別是單軸直接拉伸條件下巖石的力學特性具有重要的理論意義和工程應用價值。目前，巖石的抗拉強度通常采用巴西圓盤劈裂試驗測得，但是巴西劈裂試驗時，巖石試樣的應力狀態很復雜，與單軸拉伸時的應力狀態相去甚遠，導致測得的抗拉強度與真實值有較大差距，并不能真實反映巖石的力學性質，且無法獲得巖石的拉應力-應變曲線。少數學者開展了巖石直接拉伸的試驗研究，但是由于試驗方法和配套裝置的限制，目前還無法準確測試單軸拉伸條件下巖石的力學特性，如:抗拉強度、極限拉應變、拉應力-應變曲線等；對于高強度巖石(抗拉強度超過IOMPa)的直接拉伸試驗更是無法開展。目前國內關于巖石直接拉伸試驗的試驗裝置及試驗方法的研究現狀如下:(I)《金屬礦山》1995年第3期介紹了一種命名為SX-1的夾持裝置，該裝置設有萬向活接，能消除試件拉伸時的偏心，但是夾持裝置直接與試件端部相連，易在夾持部位出現應力集中，導致試件端部出現破壞。(2)《中國礦業大學學報》1999年第3期介紹了一種直接單向拉伸的試驗方法，該方法采用特殊形狀的夾具和巖石試件，試件形狀復雜、加工難度大，不易推廣使用。(3)《工程勘察》2011年第4期介紹了一種巖石直接拉伸的試驗裝置，該裝置上下均設置了轉向機構，可以消除試驗過程中的偏心，但是巖石試件需要與裝置的上下拉頭粘接，在粘接時無法保證試件與上下拉頭嚴格對中。(4)《焦作工學院學報》(自然科學版)2004年第3期介紹了兩種巖石直接拉伸的試驗方法，一是利用伍德合金連接試件，二是用粘膠直接將試件粘接在試驗機壓頭上。上述兩種方法均將試件直接連接在試驗機上，沒有設置轉向機構，試驗過程中無法避免巖石試件偏心受拉。(5)《巖石力學與工程學報》2005年第3期介紹了一種巖石直接拉伸的試驗方法，自行設計了拉-壓轉換器，用504高級萬能粘膠將試件粘接在拉塊上，巖石試件使用磨光機加工，但是沒有設置轉向機構，仍然不能完全消除偏心的影響。(6)《河南理工大學學報》2006年第4期介紹了一種可以加圍壓的直接拉伸的試驗裝置，該裝置采用粘膠將試件與上下拉頭粘接，但是沒有設置轉向機構，無法消除偏心的影響。(7)《巖土力學》2008年第I期介紹了一種可對同一巖石試樣進行壓縮和直接拉伸試驗的試驗裝置，該試驗裝置在上下兩端均設置了轉向機構，可以消除偏心的影響；但是無法保證試件與上下拉頭粘接時嚴格對中。
技術實現思路
本專利技術的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種套筒粘接的巖石拉伸試驗裝置及試驗方法，該裝置構造簡單、操作方便、裝卸容易，可用于精確測試高強度巖石的抗拉強度。為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案:一種套筒粘接的巖石直接拉伸試驗裝置，包括相配套的套筒組件、粘結裝置和拉伸定位裝置，所述粘結裝置包括底板以及平行設置且垂直固定于底板上的兩根立柱，兩根立柱上均套接有上下設置的上定位裝置和下定位裝置，且上、下定位裝置均能沿立柱上下自由滑動，上、下定位裝置連接兩根立柱；上定位裝置下端面的中心位置安裝有用于夾緊巖石試件或套筒組件拉桿的三爪卡盤；下定位裝置的中心位置設有與套筒組件的拉桿直徑相等的定位圓孔，且該定位圓孔的圓心與三爪卡盤的中心同軸；底板上設有與下定位裝置的定位圓孔相對應的控制粘膠厚度的膠厚調節螺栓。所述套筒組件包括拉桿、對開筒套、緊箍環和緊固螺栓，對開套筒外部通過緊箍環組成一環形套筒，且緊固螺栓一端旋入緊箍環頂在對開套筒上，拉桿一端通過絲扣局部旋入對開套筒，對開套筒內腔中剩余的部分形成與試件粘結的空間。所述上定位裝置包括分別套在兩根立柱上的限位筒、以及連接兩限位筒的中間件，中間件上中間位置設有三爪卡盤，套筒上旋有緊固套筒的且端部頂在立柱上的限位螺栓。所述下定位裝置包括分別套在兩根立柱上的限位筒、以及連接兩限位筒的中間件，中間件上中間位置設有用于使套筒組件的拉桿穿過的定位圓孔，套筒上旋有緊固套筒的且端部頂在立柱上的限位螺栓。一種利用套筒粘接的巖石直接拉伸試驗裝置的拉伸試驗方法，步驟如下:I)將套筒拉桿、對開筒套組裝起來，用緊箍環套住，并擰緊緊固螺栓；2)將組裝完成的套筒拉桿穿過下定位裝置的定位圓孔，套筒拉桿用底板上的膠厚調節螺栓托住；3)將上定位裝置固定在雙側立柱的上半部分位置上，然后將巖石試件夾持固定在上定位裝置的三爪卡盤中；4)將粘膠攪拌均勻，均勻涂抹在套筒的內壁；5)下移上定位裝置，直至巖石試件插入套筒內部并與其內壁粘膠相接觸，然后固定上定位裝置；6)通過向上旋動膠厚調節螺栓控制試件粘膠的厚度，將多余的粘膠擠出；7)靜置24h，將與套筒粘接完成的巖石試件從粘接裝置中取出；8)重復步驟I)?6)，將巖石試件的另一端也與套筒粘接好；9)將粘接好試件的套筒與拉伸定位裝置連接；首先將套筒拉桿與T型滑塊相連，然后將連接T型滑槽的球鉸連桿夾持在萬能試驗機的夾具上，調整試驗機的拉伸空間，最后將與試件連接完成的T型滑塊滑入T型滑槽內；先施加預緊力，然后以等應變或等應力的方式進行拉伸試驗，逐級加載直至試件被拉斷；10)巖石直接拉伸試驗的同時，設置于拉伸試件上的測試傳感器采集信號，傳遞給計算機，計算機會記錄各類測試數據，最終測試獲得巖石的抗拉強度。本專利技術包括相配合的套筒組件、粘接裝置和拉伸定位裝置。套筒組件主要由拉桿、對開筒套、緊箍環和緊固螺栓組成。對開筒套與拉桿通過絲扣連接，組成直徑略大于50mm的圓柱體內部空間，考慮拉伸試驗結束便于拆卸試件，將套筒設計成對開雙瓣式。緊箍環的直徑比對開筒套的外徑略大，緊箍環作用:一是巖石試件粘接過程中固定對開筒套以免其與拉桿脫開；二是在巖石試件拉伸過程中限制對開筒套的側向膨脹。套筒不僅與試件端面粘接也與其側面部分粘接，可保證試件端部有足夠粘接面積來能承受較大的抗拉承載力，并滿足高強度巖石拉伸試驗的需要。粘接裝置主要由雙側立柱、底板、上定位裝置、下定位裝置和膠厚調節螺栓構成。雙側立柱使用精密機床加工以保證其光滑平直。底板的作用是支撐粘接裝置的上部結構。立柱下端固定于底板上，立柱由上至下依次裝配有上定位裝置、下定位裝置，底板上設置有控制粘膠厚度的膠厚調節螺栓。上定位裝置的兩端分別連接在兩側立柱上并且可沿立柱自由滑動，其中心位置安裝有三爪卡盤，三爪卡盤為帶有三個可同步移動的夾緊爪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種套筒粘接的巖石直接拉伸試驗裝置，其特征是，包括相配套的套筒組件、粘結裝置和拉伸定位裝置，所述粘結裝置包括底板以及平行設置且垂直固定于底板上的兩根立柱，兩根立柱上均套接有上下設置的上定位裝置和下定位裝置，且上、下定位裝置均能沿立柱上下自由滑動，上、下定位裝置連接于兩根立柱上；上定位裝置下端面的中心位置安裝有用于夾緊巖石試件或套筒組件拉桿的三爪卡盤；下定位裝置的中心位置設有與套筒組件的拉桿直徑相等的定位圓孔，且該定位圓孔的圓心與三爪卡盤的中心同軸；底板上設有與下定位裝置的定位圓孔相對應的控制粘膠厚度的膠厚調節螺栓。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張強勇，李術才，張緒濤，向文，袁圣渤，王超，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：