[发明专利]一种柱状节理结构面拉伸的实验方法

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学领域，尤其是一种柱状节理结构面拉伸的实验装置，还涉及一种柱状节理结构面拉伸的实验方法，适用于不规则岩块包含不规则节理面时的拉伸实验场合。

背景技术

岩体中存在大量的结构面，导致岩体极易沿着这些结构面发生变形破坏，因此结构面的力学性质，尤其是拉伸强度的确定，一直是岩体力学性质研究的重点之一。拉伸实验一般包括三种，即直接拉伸试验、变压为拉试验、巴西圆盘实验。直接拉伸试验需要将试样做成哑铃状，将试样安装在拉伸夹持器中，而后两边施加载荷，将试样拉断；巴西圆盘实验需要将试样加工成为圆盘状试样；而变压为拉试验一般采用一个变压为拉的转换器装置，由于受转换器装置的影响，其试样尺寸平面要求小于50mm×50mm。

综上可以看出上述三种方法均需要对试样进行一定的加工，从而满足试验的要求。

柱状节理岩体作为一种节理裂隙异常发育的岩体，其强度较低，对其进行试验加工是很难的，采用试验加工仪器进行切割时，极有可能使得试样沿节理面破裂，即使没有明显的破裂，与岩块相比，试验机对于节理的扰动也是非常大的，导致所测出的抗拉强度与实际相比较小。因此，上述三种试验方法对于类似于柱状节理这种节理面异常发育的岩体是不适合的，有必要寻找一种可以不对试样进行加工直接对试样抗拉强度进行测定的实验方法。

基于以上思想，设计了该种进行柱状节理剪切试验的实验方法及装置。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种柱状节理结构面拉伸的实验装置，还提供了一种柱状节理结构面拉伸的实验方法，解决了现有技术中不规则岩块中不规则节理面难以进行拉伸试验的问题。

一种柱状节理结构面拉伸的实验装置，包括试验机底座，还包括设置在试验机底座上的两个螺丝杆，贯穿铁杆两端分别与两个螺丝杆活动连接，贯穿铁杆穿过圆柱形铁板，圆柱形铁板与上端面铁板连接，还包括粘接板和设置在粘接板上方的承载板，粘接板与承载板之间通过连接杆连接，粘接板与下端面铁板连接，柱状节理岩体的上下端面分别与上端面铁板和下端面铁板粘接。

如上所述的贯穿铁杆的两端设置有连接环，连接环套设在螺丝杆上，连接环通过套设在螺丝杆上的螺丝帽固定在螺丝杆上。

如上所述的螺丝杆直径为0.5-1.5cm，长度为30-70cm；所述的贯穿铁杆直径为0.5-1.5cm；长度为30-70cm，所述的上端面铁板和下端面铁板为直径为30-70cm的圆形铁板。

一种进行柱状节理结构面拉伸的实验方法，包括以下步骤：

步骤1、将柱状节理岩体的上下两个端面采用磨砂机磨平，从而使得两端至少有2cm×2cm的平面，上下两个端面平行且水平设置；

步骤2、将柱状节理岩体的节理面采用红笔描出，并采用量角器测量红线与水平线的夹角θ；

步骤3、将柱状节理岩体的一端与下端面铁板采用AB胶粘结在一起；

步骤4、将下端面铁板通过螺丝栓与粘接板相连；

步骤5、将柱状节理岩体的另一端面与上端面铁板采用AB胶粘结在一起；

步骤6、将螺丝杆固定于试验机底座上，而后将贯穿铁杆穿过圆柱形铁板的孔口；

步骤7、将贯穿铁杆两端套设在螺丝杆上，使得承载板与试验机施加荷载部位相接触，采用螺丝帽将贯穿铁杆固定在螺丝杆；

步骤8、启动试验机，施加压力，当压力机施加荷载时，随着压力的增大，当达到节理面强度时，柱状节理岩体从节理面中断开；

步骤9、计算柱状节理岩体的抗拉强度I_t（50）。

如上所述的步骤9包括以下步骤：

步骤9.1、读取试验机施加的最大压力P，通过网格法计算破坏面的面积A；

步骤9.2、根据下列公式计算岩石抗拉强度:

I_t=Pcosθ/A

式中:I_t——未经修正的岩石点荷载强度(MPa)；

P——破坏荷载（N）；

A——破坏面的面积(m²)；

进行多次的实验，根据破坏面的面积A计算破坏面直径D，绘制破坏面直径D与破坏荷载P的关系曲线，并在关系曲线上查找D=50mm对应的P₅₀值,，按下列公式计算岩石点荷载强度：

I_t(50)=P₅₀/π×625

式中:P₅₀——根据D～P关系曲线查找的D=50mm时的P值。