[发明专利]一种围压作用下岩石拉伸试验装置及其试验方法

摘要

发明提供一种围压作用下岩石拉伸试验装置及其试验方法。该装置包括构件I、构件II、连接板、垫板。构件I上具有滑轨，构件II上具有滑槽，在滑轨和滑槽的约束作用下构件II能且只能沿竖向移动，同时将试验机的压力转化为试样的拉力。拉头与横梁的球绞形式连接保证试样中心受拉。本发明装置结构简单，试验结果可靠，能够在现有三轴试验机上进行围压下岩石的拉伸试验，大幅节约了试验成本。

主权项

1.一种围压作用下岩石拉伸试验装置，其特征在于，包括构件Ⅰ(1)、构件Ⅱ(2)、连接板(3)、底板(4)、拉头Ⅰ(5)、拉头Ⅱ(50)；所述构件Ⅰ(1)包括传力柱Ⅰ(101)、横梁Ⅰ(102)和传力柱Ⅱ(103)；所述横梁Ⅰ(102)连接在传力柱Ⅰ(101)和传力柱Ⅱ(103)之间；所述传力柱Ⅰ(101)、横梁Ⅰ(102)和传力柱Ⅱ(103)为一个整体；所述传力柱Ⅰ(101)、横梁Ⅰ(102)和传力柱Ⅱ(103)合围半包围空间Ⅰ(S1)；所述横梁Ⅰ(102)的截面为直边椭圆形；所述横梁Ⅰ(102)顶面上具有异径孔Ⅰ(1021)；所述异径孔Ⅰ(1021)包括半球孔Ⅰ(10211)和通孔Ⅰ(10212)；所述半球孔Ⅰ(10211)开口朝上；所述通孔Ⅰ(10212)连通半球孔Ⅰ(10211)的圆弧面和横梁Ⅰ(102)的下表面；所述传力柱Ⅰ(101)为一个曲面体，包括顶、底面和4个侧面；所述传力柱Ⅰ(101)的4个侧面中，包括3个平面和1个弧形曲面；其中，远离半包围空间Ⅰ(S1)的一侧为弧形曲面；所述传力柱Ⅰ(101)的2个侧面上具有竖向滑轨Ⅰ(1011)；所述传力柱Ⅰ(101)的底面具有若干个螺纹孔Ⅰ(1012)；所述传力柱Ⅱ(103)为一个曲面体，包括顶、底面和4个侧面；所述传力柱Ⅱ(103)的4个侧面中，包括3个平面和1个弧形曲面；其中，远离半包围空间Ⅰ(S1)的一侧为弧形曲面；所述传力柱Ⅱ(103)的2个侧面上均具有竖向滑轨Ⅱ(1031)；所述传力柱Ⅱ(103)的底面具有若干个螺纹孔Ⅱ(1032)；所述构件Ⅱ(2)包括两个支撑腿Ⅰ(201)和两个支撑腿Ⅱ(203)，以及连接各支撑腿的横梁Ⅱ(202)；所述横梁Ⅱ(202)的截面为直边椭圆形；这个直边椭圆形的一条直边与两个支撑腿Ⅰ(201)相连，另一条直边与两个支撑腿Ⅱ(203)相连；所述的两个支撑腿Ⅰ(201)、横梁Ⅱ(202)和两个支撑腿Ⅱ(203)为一个整体；所述的两个支撑腿Ⅰ(201)、横梁Ⅱ(202)和两个支撑腿Ⅱ(203)合围半包围空间Ⅱ(S2)；所述横梁Ⅱ(202)底面上具有异径孔Ⅱ(2021)；所述异径孔Ⅱ(2021)包括半球孔Ⅱ(20211)和通孔Ⅱ(20212)；所述半球孔Ⅱ(20211)开口朝上；所述通孔Ⅱ(20212)连通半球孔Ⅱ(20211)的圆弧面和横梁Ⅱ(202)的下表面；所述支撑腿Ⅰ(201)为一个曲面体，包括顶底面和3个侧面；所述支撑腿Ⅰ(201)的3个侧面中，包括2个平面和1个弧形曲面；所述两个支撑腿Ⅰ(201)的顶面上均具有若干个螺纹孔Ⅲ(2013)；所述两个支撑腿Ⅰ(201)相对的一侧布置有竖向滑槽Ⅰ(2012)；所述支撑腿Ⅱ(203)为一个曲面体，包括顶底面和3个侧面；所述支撑腿Ⅱ(203)的3个侧面中，包括2个平面和1个弧形曲面；所述两个支撑腿Ⅱ(203)的顶面上均具有若干个螺纹孔Ⅳ(2033)；所述两个支撑腿Ⅱ(203)相对的一侧布置有竖向滑槽Ⅱ(2032)；所述连接板(3)为圆形板状结构；所述连接板(3)搭设在支撑腿Ⅰ(201)和支撑腿Ⅱ(203)的顶面上；所述连接板(3)的板面上具有若干个柱形沉头孔Ⅰ(301)；所述柱形沉头孔Ⅰ(301)中具有内六角螺栓；这些内六角螺栓穿过柱形沉头孔Ⅰ(301)后旋入螺纹孔Ⅲ(2013)或螺纹孔Ⅳ(2033)中，将连接板(3)和构件Ⅱ(2)固定连接；所述底板(4)为圆形板状结构；所述底板(4)的板面上具有若干个柱形沉头孔Ⅱ(401)；所述柱形沉头孔Ⅱ(401)中具有内六角螺栓；这些内六角螺栓穿过柱形沉头孔Ⅱ(401)后旋入螺纹孔Ⅰ(1012)或螺纹孔Ⅱ(1032)中，将底板(4)固定在构件Ⅰ(1)下方；所述构件Ⅰ(1)、构件Ⅱ(2)、连接板(3)和底板(4)构成组合件；所述组合件中，横梁Ⅱ(202)位于底板(4)的上方，横梁Ⅰ(102)位于横梁Ⅱ(202)的上方，连接板(3)位于横梁Ⅰ(102)的上方；所述传力柱Ⅰ(101)插入两条支撑腿Ⅰ(201)之间；所述传力柱Ⅱ(103)插入两个支撑腿Ⅱ(203)之间；所述半包围空间Ⅰ(S1)和半包围空间Ⅱ(S2)组合成空间(S)；所述竖向滑轨Ⅰ(1011)与竖向滑槽Ⅰ(2012)配合，所述竖向滑轨Ⅱ(1031)与竖向滑槽Ⅱ(2032)配合；所述构件Ⅱ(2)可竖向运动；所述传力柱Ⅰ(101)、横梁Ⅰ(102)、传力柱Ⅱ(103)、支撑腿Ⅰ(201)、支撑腿Ⅱ(203)和横梁Ⅱ(202)的截面中，各圆弧所对应的半径相等；所述拉头Ⅰ(5)为刚性圆柱体；所述拉头Ⅰ(5)的上表面具有螺纹孔Ⅴ(501)；所述拉头Ⅱ(50)为刚性圆柱体；所述拉头Ⅱ(50)的下表面具有螺纹孔Ⅵ(5001)；试样(7)是一个置于空间(S)内的圆柱体；这个圆柱体的上表面粘贴拉头Ⅰ(5)的下表面，下表面粘贴拉头Ⅱ(50)的上表面；所述拉头Ⅰ(5)通过螺栓Ⅰ(6)与横梁Ⅰ(102)连接；所述螺栓Ⅰ(6)包括螺杆Ⅰ(601)和头部Ⅰ(602)；所述头部Ⅰ(602)为一个球缺，这个球缺的底面上具有六角孔Ⅰ(6021)；所述螺杆Ⅰ(601)旋入螺纹孔Ⅴ(501)内；所述头部Ⅰ(602)与半球孔Ⅰ(10211)组成球铰形式；所述拉头Ⅱ(50)通过螺栓Ⅱ(60)与横梁Ⅱ(202)连接；所述螺栓Ⅱ(60)包括螺杆Ⅱ(6001)和头部Ⅱ(6002)；所述头部Ⅱ(6002)为一个球缺，这个球缺的底面上具有六角孔Ⅱ(60021)；所述螺杆Ⅱ(6001)旋入螺纹孔Ⅵ(5001)内；所述头部Ⅱ(6002)与半球孔Ⅱ(20211)组成球铰形式；所述组合件置于压力室(8)内；所述压力室(8)为三轴试验机的液压室；所述组合件的上方和下方分别与试验机加载头Ⅰ(9)和试验机加载头Ⅱ(90)接触；所述试验机加载头Ⅰ(9)的下端作用于连接板(3)；所述试验机加载头Ⅱ(90)的上端搁置底板(4)；试验时，构件Ⅱ(2)向下运动，带动拉头Ⅱ(50)向下运动。