[实用新型]用于岩爆试验的试件固定装置

说明书

本实用新型提供了一种用于岩爆试验的试件固定装置，包括用于安装并固定试件的试件盒、用于向试件传递加载并可自由落体使试件形成自由面的第一压块、和用于托举所述第一压块的油缸；所述试件盒为长方体结构，所述试件盒的其中两个相对立的侧面镂空，其余四个面上均设置有通孔，所述通孔处设置有用于向试件传递加载的压力传递装置；加载期间所述第一压块设置于试件盒的镂空面，所述第一压块的一端用于与试件挤压接触，所述第一压块的另一端用于直接承受加载；所述油缸设置于第一压块的下方，油缸行程的方向为竖直方向。通过第一压块自由落体的方式，使试件迅速形成自由面，从而解决了现有试验机难以使得试件迅速形成自由面的问题。

技术领域

本实用新型涉及材料力学性能试验设备领域，具体而言，涉及一种应用于岩爆试验的试件固定装置。

背景技术

岩爆是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象，是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。

由于岩爆直接威胁地下工程中施工人员和设备的安全，国内外研究人员已对岩爆进行了广泛的研究。在实验室中，通常利用真三轴试验设备对岩石试件进行三向六面加载及单向卸载，使岩块中积聚的能量得以突然释放，发生岩爆破坏。现有的岩爆试验机由于其试件固定装置的结构限制，在岩爆试验机单向卸载瞬间，岩石试件难以迅速形成自由面，使得岩石试件的应力途径与真实岩爆的应力途径并不完全吻合，导致试验结果存在较大误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于岩爆试验的试件固定装置，所述试件固定装置在岩爆试验机单向卸载瞬间，能使岩石试件的卸载方向迅速形成自由面，进而提高对真实岩爆的模拟程度，缩小试验误差。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种用于岩爆试验的试件固定装置，包括用于安装并固定试件的试件盒、用于向试件传递加载并可自由落体使试件形成自由面的第一压块、和用于托举所述第一压块的油缸；

所述试件盒为长方体结构，所述试件盒的其中两个相对立的侧面镂空，其余四个面上均设置有通孔，所述通孔处设置有用于向试件传递加载的压力传递装置；加载期间所述第一压块设置于试件盒的镂空面，所述第一压块的一端用于与试件挤压接触，所述第一压块的另一端用于直接承受加载；所述油缸设置于第一压块的下方，油缸行程的方向为竖直向上或竖直向下。

岩爆试验前，首先利用所述试件盒固定试件，油缸举升所述第一压块至试件高度。岩爆试验期间，岩爆试验机的加载装置预压在四个压力传递装置及两个相对立的第一压块上时，第一压块与试件和加载装置之间的摩擦力可平衡第一压块的自重；然后用于托举第一压块的油缸下降，与第一压块脱离；此时作用于第一压块上的加载装置迅速卸载，并离开第一压块，则第一压块会自由落体使试件形成自由面。通过第一压块自由落体的方式，使试件迅速形成自由面，且此时试件与加载装置之间的间距足够，不影响试件变形和岩爆。从而解决了现有试验机难以使得试件迅速形成自由面的问题。

进一步地，所述油缸上设置有用于测量油缸行程的位移传感器；所述油缸的活塞杆的顶部设置有水平的支撑板，所述支撑板用于支撑第一压块，并使第一压块呈水平状态；所述支撑板上设置有至少两个竖直向上的销轴，所述第一压块的底部设置有对应所述销轴的销孔；油缸托举第一压块时，支撑板支撑第一压块，且销轴插入销孔。通过位移传感器的设置，可精确控制油缸行程，进而控制第一压块与试件之间的高度误差；通过支撑板的设置，可使第一压块保持水平状态；通过至少两个销轴与销孔的设置，可用于定位第一压块，防止第一压块发生前后左右的偏移和旋转。

进一步地，所述第一压块直接承受加载的一面为内凹半球面结构。通过将第一压块的该面设计为内凹半球面结构，同时将加载装置的作用面设计为外凸半球面结构，通过所述球面自定心的设计，可补偿加载方向与第一压块表面的不垂直度误差，利于降低加载期间的荷载偏心程度。