一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，它包括四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋，所述半弧形封蓋的弧形外壁面設(shè)置有連接耳，所述連接耳上加工有螺紋孔；所述四塊半弧形封蓋的外壁面都加工有摩擦槽結(jié)構(gòu)；所述四塊半弧形封蓋之間相對(duì)連接布置，相對(duì)面的兩塊半弧形封蓋之間通過可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)相連，所述半弧形封蓋的側(cè)壁中心都加工有切口。解決層狀軟巖和松軟泥巖在夾具下出現(xiàn)端面受壓力不均勻作用而沿結(jié)構(gòu)層面開裂的問題，同時(shí)也解決巖樣與墊條接觸處發(fā)生局部壓碎問題。
【專利說明】
一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，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]巖石的抗拉強(qiáng)度是反映巖石力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)之一，也是巖石工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安全穩(wěn)定性分析中的一個(gè)控制參數(shù)。目前測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度方法主要有直接拉伸試驗(yàn)與間接拉伸試驗(yàn)兩種。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)試巖石的抗拉強(qiáng)度，巴西劈裂試驗(yàn)法是目前國(guó)際上測(cè)試巖樣抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法之一，由于巴西劈裂法的試件受力狀態(tài)符合理論分析，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出巖石的抗拉強(qiáng)度，因此被廣泛采用。但對(duì)于層狀的軟巖和松軟的泥巖等來(lái)說，用巴西劈裂法就無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)出巖樣的抗拉強(qiáng)度，因?yàn)樵跍y(cè)試該類巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，上下壓條壓入被測(cè)試件的內(nèi)部。此夕卜，在使用專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》的夾具試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了端面受壓力不均勻作用而沿結(jié)構(gòu)層面破裂的問題，針對(duì)這個(gè)問題，本發(fā)明基于巴西劈裂的基本原理和專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》的夾具的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了一種新的試驗(yàn)輔助夾具，避免了在使用專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》(授權(quán)告號(hào)CN204594801U)的夾具試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了端面受壓力不均勻作用而沿結(jié)構(gòu)層面破裂的問題，使巖樣受壓端面受力均勻與使用橡膠的柔軟作用保護(hù)了巖樣端面的整體性，防止軟巖受壓力而破裂，更加有效的降低了由于層狀結(jié)構(gòu)面與巖樣的松軟性產(chǎn)生對(duì)試驗(yàn)的影響，使得試驗(yàn)測(cè)得抗拉強(qiáng)度更加接近巖樣實(shí)際抗拉強(qiáng)度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本試驗(yàn)輔助夾具主要用于解決層狀軟巖和松軟泥巖在專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》(授權(quán)告號(hào)CN204594801U)的夾具下出現(xiàn)端面受壓力不均勻作用而沿結(jié)構(gòu)層面開裂的問題，同時(shí)也解決巖樣與墊條接觸處發(fā)生局部壓碎問題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案是:一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，它包括四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋，所述半弧形封蓋的弧形外壁面設(shè)置有連接耳，所述連接耳上加工有螺紋孔;所述四塊半弧形封蓋的外壁面都加工有摩擦槽結(jié)構(gòu);所述四塊半弧形封蓋之間相對(duì)連接布置，相對(duì)面的兩塊半弧形封蓋之間通過可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)相連，所述半弧形封蓋的側(cè)壁中心都加工有切口。
[0005]所述半弧形封蓋的內(nèi)壁面設(shè)置有橡膠層。
[0006]所述可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)包括下螺紋柱，下螺紋柱上設(shè)置有小螺紋柱，小螺紋柱和上螺紋套構(gòu)成螺紋配合連接，下螺紋柱和上螺紋套連接之后同時(shí)與連接耳的螺紋孔相配合連接，在上螺紋套的末端連接有上螺母，在下螺紋柱的末端連接有下螺母。
[0007]所述四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋組合之后，其四個(gè)連接耳呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置。
[0008]所述半弧形封蓋的厚度取值范圍為3-8_，側(cè)壁高度取值范圍為13-18_。
[0009]本實(shí)用新型有如下有益效果:
[0010]在使用時(shí)，將加工好的試樣通過粘結(jié)劑與半弧形封蓋內(nèi)壁橡膠層粘結(jié)，并用可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)穿過上下半弧形封蓋的連接耳，調(diào)節(jié)上螺紋套和下螺紋柱可旋轉(zhuǎn)螺栓使之密閉貼合，使用上螺母和下螺母鎖緊固定，然后將輔助夾具放進(jìn)專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》(授權(quán)告號(hào)CN204594801U)的夾具中，并將整個(gè)裝置放置于試驗(yàn)儀器內(nèi)部進(jìn)行加載，通過楔塊產(chǎn)生擠壓力，將半弧形封蓋向兩側(cè)張開，同時(shí)半弧形封蓋對(duì)試樣產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，對(duì)試樣進(jìn)行劈裂拉伸試驗(yàn)。通過采集到的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0011 ]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1為本實(shí)用新型夾具整體試驗(yàn)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型半弧形封蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型上螺紋套和下螺紋柱配合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型上螺紋套結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為本實(shí)用新型下螺紋柱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:摩擦槽結(jié)構(gòu)1、半弧形封蓋2、連接耳3、上螺母4、上螺紋套5、下螺紋柱6、下螺母7、巖樣8、切口 9、橡膠層1、小螺紋柱11。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
[0019]參見圖1-5，一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，它包括四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋2，所述半弧形封蓋2的弧形外壁面設(shè)置有連接耳3，所述連接耳3上加工有螺紋孔;所述四塊半弧形封蓋2的外壁面都加工有摩擦槽結(jié)構(gòu)I;所述四塊半弧形封蓋2之間相對(duì)連接布置，相對(duì)面的兩塊半弧形封蓋2之間通過可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)相連，所述半弧形封蓋2的側(cè)壁中心都加工有切口 9。
[0020]進(jìn)一步的，所述半弧形封蓋2的內(nèi)壁面設(shè)置有橡膠層10。
[0021]進(jìn)一步的，通過橡膠層10能夠保護(hù)軟巖，起到緩沖作用，使得巖樣受壓端面受力均勻與使用橡膠的柔軟作用保護(hù)了巖樣端面的整體性，防止軟巖受封蓋壓力而破裂。
[0022]進(jìn)一步的，所述可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)包括下螺紋柱6，下螺紋柱6上設(shè)置有小螺紋柱11，小螺紋柱11和上螺紋套5構(gòu)成螺紋配合連接，下螺紋柱6和上螺紋套5連接之后同時(shí)與連接耳3的螺紋孔相配合連接，在上螺紋套5的末端連接有上螺母4，在下螺紋柱6的末端連接有下螺母7。通過旋轉(zhuǎn)上螺紋套5能夠調(diào)節(jié)整個(gè)可調(diào)螺栓的長(zhǎng)度進(jìn)而能夠適應(yīng)不同的巖樣高度。
[0023]進(jìn)一步的，所述四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋2組合之后，其四個(gè)連接耳3呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置。
[0024]進(jìn)一步的，所述四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋2的橡膠層10通過AB膠混合液對(duì)巖樣8進(jìn)行密閉貼合。
[0025]在本實(shí)施例中:
[0026]所述半弧形封蓋2的封蓋和側(cè)壁厚度取值范圍為3?8mm，圓弧內(nèi)直徑為56mm，側(cè)面?zhèn)蒧高度取值范圍為13?18mm，連接耳3高度為10mm。
[0027]所述可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)的下螺紋柱6直徑為16mm，小螺紋柱11的直徑為8_。
[0028]所述每塊封蓋內(nèi)壁和巖樣接觸之間鋪墊一層橡膠8，內(nèi)置橡膠鋪滿封蓋內(nèi)測(cè)，厚度為 3mm。
[0029]所述每個(gè)半弧形封蓋2側(cè)面正中間有一個(gè)切口 9，開口長(zhǎng)度為10mm，寬度為5mm。
[0030]本實(shí)用新型裝置具體工作原理和工作過程為:
[0031]1、制備直徑50mm，長(zhǎng)40mm的圓柱體巖樣2，將兩個(gè)底面打磨光滑，各自在兩個(gè)圓柱圓端面上用黑色記號(hào)筆標(biāo)出一條直徑線，用來(lái)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)封蓋的直徑邊。
[0032]2、用清水將四塊完全相同帶封蓋的半弧形封蓋2內(nèi)壁清理干凈，并用吸水紙擦干。使用環(huán)氧樹脂AB膠作為粘結(jié)劑均勻涂抹在半弧形封蓋2的內(nèi)壁，將橡膠層10鋪墊于內(nèi)壁壓緊粘合風(fēng)干;將標(biāo)有直徑線的巖樣放置于該夾具中，使兩邊半弧形封蓋2合攏對(duì)齊直徑線，輕輕壓緊封蓋待風(fēng)干。
[0033]3、將可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)的四根螺栓依次從封蓋下方的外置連接耳3的螺紋孔向上穿過上方螺紋孔，通過旋轉(zhuǎn)螺栓來(lái)調(diào)節(jié)螺栓高度，使上下封蓋連接起來(lái)，然后將螺母穿過螺栓兩端，通過旋轉(zhuǎn)螺母來(lái)固定上下封蓋，使中間巖樣更加貼合。
[0034]4、將巖樣8與輔助夾具連結(jié)成的整體放進(jìn)專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》(授權(quán)告號(hào)CN204594801U)的夾具中連結(jié)固定緊。將兩個(gè)楔塊分別卡入夾具的兩個(gè)上、下楔口中，然后將其在RMT-150C試驗(yàn)儀器上安置好。
[0035]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，使專利《一種巴西圓盤端面劈裂試驗(yàn)夾具》(授權(quán)告號(hào)CN204594801U)的夾具中的長(zhǎng)方形鋼片向相反的方向發(fā)生位移，同時(shí)由于長(zhǎng)方形鋼片與圓弧形鋼片封蓋之間產(chǎn)生摩擦而帶動(dòng)半弧形封蓋2—起發(fā)生相反方向的位移，由于擠壓作用使得半弧形封蓋2內(nèi)壁的橡膠層10與試樣之間的擠壓力產(chǎn)生對(duì)試樣方向相反的拉力，直到試樣產(chǎn)生拉裂縫即試樣破壞停止試驗(yàn)。
[0036]6、試驗(yàn)結(jié)束后，將整個(gè)夾具裝置從試驗(yàn)儀上卸載下來(lái)，然后將夾具與試樣分離。
[0037]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_； L一巖樣厚度mm)計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度。
[0038]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)】
1.一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，其特征在于:它包括四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋(2)，所述半弧形封蓋(2)的弧形外壁面設(shè)置有連接耳(3)，所述連接耳(3)上加工有螺紋孔;所述四塊半弧形封蓋(2)的外壁面都加工有摩擦槽結(jié)構(gòu)(I);所述四塊半弧形封蓋(2)之間相對(duì)連接布置，相對(duì)面的兩塊半弧形封蓋(2)之間通過可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)相連，所述半弧形封蓋(2)的側(cè)壁中心都加工有切口(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，其特征在于:所述半弧形封蓋(2)的內(nèi)壁面設(shè)置有橡膠層(10)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，其特征在于:所述可調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)包括下螺紋柱(6)，下螺紋柱(6)上設(shè)置有小螺紋柱(11)，小螺紋柱(11)和上螺紋套(5)構(gòu)成螺紋配合連接，下螺紋柱(6)和上螺紋套(5)連接之后同時(shí)與連接耳(3)的螺紋孔相配合連接，在上螺紋套(5)的末端連接有上螺母(4)，在下螺紋柱(6)的末端連接有下螺母(7 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，其特征在于:所述四塊結(jié)構(gòu)相同的半弧形封蓋(2)組合之后，其四個(gè)連接耳(3)呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主要適用于層狀軟巖巴西圓盤劈裂試驗(yàn)的輔助夾具，其特征在于:所述半弧形封蓋(2)的厚度取值范圍為3-8_，側(cè)壁高度取值范圍為13-18_。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK205483803SQ201620251904
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】劉杰, 王連, 苑騰飛, 雷嵐, 王飛, 高春雨, 彭麟顯, 楊炫璇, 王曉嵩, 高俊書
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)