[发明专利]岩石单轴拉伸试验装置及方法

说明书

本发明属于岩石强度测试领域，涉及一种岩石单轴拉伸试验装置及方法。该装置包括粘接对中装置及拉伸装置；所述粘接对中装置包括支架及支撑座，所述支架包括两个相互垂直布置的对中板，所述支撑座用于支撑所述支架；所述拉伸装置包括两个吊环，两个吊环通过拉绳相连；两个吊环远离拉绳的一侧上均设有连接螺杆。本发明可以很好的解决岩样直径在不同高度处和不同方向上有差异时与拉头的对中问题，以及岩样两端面不平行，粘接胶厚度差异问题；拉伸装置及方法可以保证岩样受纯拉力，有效避免拉伸过程中两端出现弯矩和扭矩。

技术领域

本发明属于岩石强度测试领域，涉及一种岩石单轴拉伸试验装置及方法。

背景技术

在岩质边坡开挖、基坑开挖、地下洞室掘进过程中，一些部位(如坡顶、坑顶、拱顶)的岩石内将会产生拉应力。岩石抗压能力强、抗拉能力弱，其抗拉强度一般为抗压强度的1/4～1/25,平均为1/10，因此拉应力很容易引起岩石的拉伸破坏，引发岩土工程灾害。为保证工程安全，需要勘测实验人员测试出岩石的拉伸模量和抗拉强度，为工程设计、施工提供准确的拉伸力学参数。

测试岩石拉伸模量和抗拉强度最准确的方法是岩石单轴拉伸试验，但该试验很难开展：(1)由于岩样直径并非标准的50mm，岩样两端面并非完全平行，再加上粘接胶厚度差异，在将拉头粘接到岩样两端时，很难保证拉头轴心与岩样轴心在同一条直线上；(2)在岩样拉伸时，由于目前国内开展岩石直接拉伸实验普遍采用的是长江科学研究院率先使用的带有球形铰支的套帽式装置，这种套帽式拉头转动不够灵活，不能避免弯矩和扭矩，一些科研人员对套帽式拉头进行了改进，但装置结构复杂，全部由金属构件组成，无法避免弯扭。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种岩石单轴拉伸试验装置及方法，以解决岩石拉伸实验过程中试样的制备时存在的对中问题以及实验过程中的弯扭问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

岩石单轴拉伸试验装置，包括粘接对中装置及拉伸装置；所述粘接对中装置包括支架及支撑座，所述支架包括两个相互垂直布置的对中板，所述支撑座用于支撑所述支架；所述拉伸装置包括两个吊环，两个吊环通过拉绳相连；两个吊环远离拉绳的一侧上均设有连接螺杆。

可选的，两个所述对中板的一侧相连。

可选的，所述支撑座设有两个。

可选的，所述拉绳采用芳纶纤维绳。

可选的，所述吊环内均设有加强筋。

可选的，所述加强筋的设置方向垂直于所述拉绳。

可选的，拉伸装置的不同吊环上的连接螺杆长度不同。

岩石单轴拉伸实验方法，提供上述的岩石单轴拉伸试验装置以及拉力试验机，其步骤包括制备试样、以及对试样进行拉伸实验；制备试样包括以下步骤，测量试样一端两个垂直方向的直径，记作D11、D12；测量试样另一端两个垂直方向的直径，记作D21、D22；准备厚度不同的垫料，其厚度分别记作d1～dn，不同种类的垫料数量依次记作N1～Nn；放置试样，使测出直径的两个方向分别垂直于两个对中板放置；使用标准拉头，其直径记作D0，将拉头放置在试样两侧，并通过调整垫料的种类及厚度调整试样高度，使得拉头与试样中心对齐；在试样两端粘贴拉头使其紧密贴合；在拉头两端分别连接拉伸装置，并通过拉伸装置远离所述试样的一侧的连接螺杆将试样连接至拉力试验机，通过拉力试验机施加拉力对试样进行拉伸实验并记录数据。

可选的，放置试样之前再对中板上铺设隔离片，以避免粘贴拉头的过程中胶水残留在对中板上。

可选的，所述拉伸装置的不同吊环上的连接螺杆长度不同；相对较短的螺杆用于连接拉头，相对较长的螺杆用于连接拉力试验机。

本发明的有益效果在于：