一種巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)試樣夾具及實(shí)驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)試樣夾具及實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)試樣夾具包括底座、擋板、壓塊；底座上方布置的擋板為四個(gè)尺寸相同的擋板，擋板均設(shè)有加強(qiáng)板和螺栓通孔，擋板可通過(guò)螺栓與底座固連，實(shí)現(xiàn)試樣側(cè)限條件；擋板所圍成的矩形空間上方設(shè)有長(zhǎng)方體壓塊。將實(shí)驗(yàn)試樣設(shè)在矩形空間內(nèi)并施壓，通過(guò)改變加載過(guò)程中擋板在底座上的布置形式，能有效實(shí)現(xiàn)巖石不同的側(cè)限條件，以此判斷地下工程煤巖體中的破壞情況。對(duì)指導(dǎo)建筑物和巖體的穩(wěn)定性控制具有重要意義；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，體積較小，成本較低，實(shí)驗(yàn)效果好。
【專利說(shuō)明】一種巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)試樣夾具及實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種試樣夾具及實(shí)驗(yàn)方法，尤其是一種適用于巖石側(cè)限條件下抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的試樣夾具及實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下工程巖體一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)；諸如水壩、隧道、巷道、煤礦井下窄煤柱等，這些巖體的邊界往往存在不對(duì)稱的應(yīng)力狀態(tài)。掌握巖石在不同應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)特性，對(duì)于建筑物和巖體的穩(wěn)定性控制具有重要的意義，如煤礦井下沿空掘巷窄煤柱的留設(shè)需要在不同時(shí)期在兩側(cè)分別進(jìn)行開(kāi)挖及支護(hù)工作，掌握不同時(shí)期煤柱力學(xué)特性，能為巷道支護(hù)工作提供可靠依據(jù)，這就需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行巖石單軸抗壓實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)下的巖石抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是單軸無(wú)側(cè)限的；三軸應(yīng)力狀態(tài)下的巖石抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)一般是在側(cè)面施加恒定的壓力，不固定位移，而且是在側(cè)面的兩個(gè)方向上同時(shí)、成對(duì)地施加壓力，系統(tǒng)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)成本聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適用于巖石側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)試樣夾具及實(shí)驗(yàn)方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)試樣夾具，包括底座，底座上設(shè)有圍成矩形空間的四個(gè)尺寸相同的擋板，擋板所圍成的矩形空間上部設(shè)有擠壓實(shí)驗(yàn)試樣的長(zhǎng)方體壓塊，擋板上均設(shè)有加強(qiáng)板，擋板的下部均設(shè)有螺栓通孔，所述的底座上設(shè)有分別與四個(gè)擋板的螺栓通孔相對(duì)應(yīng)的階梯螺栓通孔，階梯螺栓通孔內(nèi)設(shè)有穿過(guò)螺栓通孔的固定螺栓。
[0005]使用上述實(shí)驗(yàn)試樣夾具的巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)方法，包括如下步驟:
a、首先預(yù)制兩個(gè)正立方體巖石試樣，規(guī)格與擋板所圍成的矩形空間一致，將其中一塊預(yù)制的巖石試樣置于所述底座中央；
b、將四塊所述擋板分別緊貼放置在巖石試樣前后左右四面，并與底座固連；
C、將壓塊置于巖石試樣正上方；
d、通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)壓塊上部施加載荷，當(dāng)達(dá)到設(shè)定載荷即停止繼續(xù)加載，并保持設(shè)定載荷；
e、移除四塊擋板中的一塊擋板后，繼續(xù)施加加載；
f、當(dāng)巖石試樣破壞后，停止加載，記錄此時(shí)巖石試樣破壞時(shí)的載荷；
g、觀察并記錄巖體破壞形式，計(jì)算巖石試樣在三面?zhèn)认迺r(shí)的抗壓強(qiáng)度，并與地下工程巖體地質(zhì)信息參數(shù)進(jìn)行類比，以此判斷地下工程煤巖體中煤礦巷道開(kāi)挖后圍巖的破壞情況；
h、取出已破壞的巖石試樣,將預(yù)制的另一塊正立方體巖石試樣置于所述底座中央，重復(fù)步驟b、C、d ;
1、移除四塊擋板中相對(duì)的兩塊擋板后，繼續(xù)施加加載，直至巖石試樣破壞，并通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)記錄破壞時(shí)的載荷；
j、觀察并記錄巖體破壞形式，計(jì)算巖石試樣在兩面?zhèn)认迺r(shí)的抗壓強(qiáng)度，并與地下工程巖體地質(zhì)信息參數(shù)進(jìn)行類比，以此判斷地下工程煤巖體中沿空掘巷窄煤柱的破壞情況。
[0006]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的裝置對(duì)試樣進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)便；試樣夾具可通過(guò)改變加載過(guò)程中擋板固連于底座的布置形式，實(shí)現(xiàn)巖石試樣一面?zhèn)认蕖擅鎮(zhèn)认薜炔煌膫?cè)限形式，功能多樣；通過(guò)測(cè)得不同側(cè)限條件下巖石試樣的抗壓強(qiáng)度與工程巖體類比，以此判斷地下工程煤巖體中的破壞情況，對(duì)指導(dǎo)建筑物和巖體的穩(wěn)定性控制具有重要意義；本試樣夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，體積較小，成本較低，實(shí)驗(yàn)效果好，在本【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)具有廣泛的實(shí)用性。
[0007]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明的主視圖。
[0008]圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖。
[0009]圖3為本發(fā)明的擋板正視圖。
[0010]圖4為本發(fā)明的底座正視圖。
[0011]圖5為本發(fā)明的壓塊俯視圖。
[0012]圖中:1 一底座,2—擋板,3—壓塊,4 一加強(qiáng)板,5—螺栓通孔,6—階梯螺栓通孔。【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明:
本發(fā)明的巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)試樣夾具，主要由底座1、擋板2、壓塊3構(gòu)成；擋板2為四個(gè)尺寸相同的擋板，設(shè)在底座I上，圍成可放置實(shí)驗(yàn)試樣的矩形空間模子，擋板2通過(guò)螺栓與底座I固連，實(shí)現(xiàn)試樣的側(cè)限條件；擋板2所圍成的矩形空間上部設(shè)有擠壓實(shí)驗(yàn)試樣的長(zhǎng)方體壓塊3，擋板2上均設(shè)有加強(qiáng)板4，擋板2的下部均設(shè)有螺栓通孔5，所述的底座I上設(shè)有分別與四個(gè)擋板2的螺栓通孔5相對(duì)應(yīng)的階梯螺栓通孔6，階梯螺栓通孔6內(nèi)設(shè)有穿過(guò)螺栓通孔5的固定螺栓。
[0014]使用上述實(shí)驗(yàn)試樣夾具的巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)方法:
首先預(yù)制兩個(gè)正立方體巖石試樣，規(guī)格與擋板2所圍成的矩形空間一致，將其中一塊預(yù)制的巖石試樣置于所述底座I中央；將四塊所述擋板2分別緊貼放置在巖石試樣前后左右四面，用螺栓與底座I固連；將壓塊3置于巖石試樣正上方；通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)壓塊3上部緩慢施加載荷，當(dāng)達(dá)到設(shè)定載荷即停止繼續(xù)加載，并保持設(shè)定載荷；移除四塊擋板2中的一塊擋板后，繼續(xù)緩慢加載；當(dāng)巖石試樣破壞后，停止加載，記錄此時(shí)巖石試樣破壞的載荷；觀察并記錄巖體破壞形式，計(jì)算巖石試樣在三面?zhèn)认迺r(shí)的抗壓強(qiáng)度，并與地下工程巖體地質(zhì)信息參數(shù)進(jìn)行類比，以此判斷地下工程煤巖體中煤礦巷道開(kāi)挖后圍巖的破壞情況；
將夾具中已破壞的巖石試樣取出，將預(yù)制的另一塊正立方體巖石試樣置于所述底座I中央；將四塊所述擋板2分別緊貼放置在巖石試樣前后左右四面，并與底座I固連；將壓塊3置于巖石試樣正上方；通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)壓塊3上部緩慢施加載荷，當(dāng)達(dá)到設(shè)定載荷即停止繼續(xù)加載，并保持設(shè)定載荷；移除四塊擋板2中相對(duì)的兩塊擋板后，繼續(xù)緩慢加載，直至巖石試樣破壞；觀察并記錄巖體破壞形式，并通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)記錄破壞載荷，計(jì)算巖石試樣在兩面?zhèn)认迺r(shí)的抗壓強(qiáng)度，并與地下工程巖體地質(zhì)信息參數(shù)進(jìn)行類比，以此判斷地下工程煤巖體中沿空掘巷窄煤柱的破壞情況。
【權(quán)利要求】
1.一種巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)試樣夾具，其特征在于:它包括底座(I)，底座(I)上設(shè)有圍成矩形空間的四個(gè)尺寸相同的擋板(2)，擋板(2)所圍成的矩形空間上部設(shè)有擠壓實(shí)驗(yàn)試樣的長(zhǎng)方體壓塊(3)，擋板(2)上均設(shè)有加強(qiáng)板(4)，擋板(2)的下部均設(shè)有螺栓通孔(5)，所述的底座(I)上設(shè)有分別與四個(gè)擋板(2)的螺栓通孔(5)相對(duì)應(yīng)的階梯螺栓通孔(6)階梯螺栓通孔(6)內(nèi)設(shè)有穿過(guò)螺栓通孔(5)的固定螺栓。
2.一種使用權(quán)利要求1所述實(shí)驗(yàn)試樣夾具的巖石側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟: a、首先預(yù)制兩個(gè)正立方體巖石試樣，規(guī)格與擋板(2)所圍成的矩形空間一致，將其中一塊預(yù)制的巖石試樣置于所述底座(I)中央； b、將四塊所述擋板(2)分別緊貼放置在巖石試樣前后左右四面，并與底座(I)固連； C、將壓塊(3)置于巖石試樣正上方； d、通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)壓塊(3)上部施加載荷，當(dāng)達(dá)到設(shè)定載荷即停止繼續(xù)加載，并保持設(shè)定載荷； e、移除四塊擋板(2)中的一塊擋板后，繼續(xù)施加加載； f、當(dāng)巖石試樣破壞后，停止加載，記錄此時(shí)巖石試樣破壞時(shí)的載荷； g、觀察并記錄巖體破壞形式，計(jì)算巖石試樣在三面?zhèn)认迺r(shí)的抗壓強(qiáng)度，并與地下工程巖體地質(zhì)信息參數(shù)進(jìn)行類比，以此判斷地下工程煤巖體中煤礦巷道開(kāi)挖后圍巖的破壞情況； h、取出已破壞的巖石試樣，將預(yù)制的另一塊正立方體巖石試樣置于所述底座(I)中央，重復(fù)步驟b、c、d ; i、移除四塊擋板(2)中相對(duì)的兩塊擋板后，繼續(xù)施加加載，直至巖石試樣破壞，并通過(guò)材料實(shí)驗(yàn)機(jī)記錄破壞時(shí)的載荷； j、觀察并記錄巖體破壞形式，計(jì)算巖石試樣在兩面?zhèn)认迺r(shí)的抗壓強(qiáng)度，并與地下工程巖體地質(zhì)信息參數(shù)進(jìn)行類比，以此判斷地下工程煤巖體中沿空掘巷窄煤柱的破壞情況。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK103712852SQ201310742062
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】萬(wàn)志軍, 張洪偉, 張?jiān)? 周長(zhǎng)冰, 程敬義, 程曉磊 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)