本實用新型涉及巖石直接拉伸實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用多滾珠子平衡偏心距的巖石直接拉伸實驗裝置。

背景技術(shù)：

由于巖石是非均質(zhì)材料，內(nèi)多含有微裂隙、空隙等缺陷，所以使得巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度。而抗拉破壞是工程巖體和自然巖體的主要破壞形式之一。由于地下工程巖體處于三向應(yīng)力狀態(tài)，實際工程中，圍巖可能處于兩向受壓一向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，因此不僅需要研究巖石的受壓特征更要研究巖石受拉狀態(tài)下的強(qiáng)度特征。

目前國際上巖石抗拉強(qiáng)度相關(guān)實驗的研究相對較少，使用最多的方法是巴西劈裂法和點載荷法等間接方法，對于劈裂試驗，許多國際上的專家、學(xué)者并不認(rèn)為試驗所得結(jié)果是其真實的抗拉強(qiáng)度，不同的間接方法使用原理各不相同，因此所得實驗結(jié)果也不盡相同，使試驗得出的抗拉強(qiáng)度結(jié)果與真實值存在較大誤差，一些強(qiáng)度較弱的巖石試件甚至在實驗中直接潰碎，導(dǎo)致試驗失敗。直接單向拉伸試驗是將巖石加工成棒狀，并利用巖石試件的端面或兩端與試驗機(jī)夾具之間的黏聚力或摩擦力對巖石試件直接施加拉力來測試巖石抗拉強(qiáng)度的一種方法，該實驗要求所施加的拉力必須與巖石試件同軸心線。否則，就會出現(xiàn)巖石試件與夾具脫落，或出現(xiàn)偏心載荷，使試件的破壞斷面不垂直于巖石試件軸心，導(dǎo)致實驗失敗。鑒于此，本專利利用若干滾珠子的萬向滾動特性實現(xiàn)了拉伸實驗拉力與巖石試件軸心線在一條直線上，提高了直接拉伸實驗的準(zhǔn)確性和成功率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種利用多滾珠子平衡偏心距的巖石直接拉伸實驗裝置，通過添加萬向球、滾珠子以及傳力板來解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本實用新型使用方便，便于操作，穩(wěn)定性好，可靠性高，易于實現(xiàn)實驗?zāi)康摹?/p>

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)一種利用多滾珠子平衡偏心距的巖石直接拉伸實驗裝置，所述巖石試件直接拉伸裝置由套筒、傳力板、萬向球、飛機(jī)鋼索、若干滾珠子、套帽組成，所述套筒自然地沿豎直方向布置，所述套筒端蓋設(shè)有中心孔，所述傳力板置于套筒內(nèi)部并平行于水平面進(jìn)行布置，所述傳力板中部設(shè)有半球形凹槽，所述傳力板凹槽貫穿傳力板橫向平面，所述萬向球鑲嵌于傳力板半球形凹槽內(nèi)，所述飛機(jī)鋼索與萬向球剛性連接，所述飛機(jī)鋼索依次穿過傳力板凹槽、套筒端蓋中心孔，所述若干滾珠子均勻置于傳力板與套筒端蓋之間，所述套帽上端部設(shè)有略大于萬向球的半球形凹槽，所述套帽上端部半球形凹槽在工作時不與萬向球接觸，所述套筒下端部設(shè)有巖石試件接口，所述該裝置分為上、下相同的兩個，組成一套。

進(jìn)一步地，所述套帽與套筒通過螺紋連接，將傳力板與滾珠子封閉在套筒內(nèi)，使傳力板在較小空間內(nèi)橫向移動或轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，所述所述飛機(jī)鋼索外端頭與拉力裝置相連。

進(jìn)一步地，所述套帽下端部試件接口與待測的巖石式樣利用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠相連。

進(jìn)一步地，所述套筒端蓋中心孔內(nèi)直徑D與飛機(jī)鋼索斷面直徑d之差應(yīng)小于等于滾珠子球體半徑r。公式所述：(D-d)＜＝r。

本實用新型具有下列優(yōu)點和效果：本實用新型的一種利用多滾珠子平衡偏心距的巖石直接拉伸實驗裝置，可使巖樣試件軸心線不需與裝置軸心線嚴(yán)格對中就可完成實驗并得到所需數(shù)，另外，傳力板與套帽端蓋之間有若干滾珠子，使?jié)L珠子與傳力板、滾珠子與套帽端蓋之間實現(xiàn)多點接觸，多個滾珠子同時受豎向擠壓力，增大了載荷傳遞的接觸面積，避免實驗拉伸裝置由于應(yīng)力過于集中而導(dǎo)致實驗裝置變形和損壞，減少了經(jīng)濟(jì)損失，使本實驗裝置可以實現(xiàn)更大的載荷傳遞，因此適用于更高強(qiáng)度的巖石直接拉伸試驗，隨著拉力F的增大傳力板會通過滾珠子滾動而產(chǎn)生橫向平移，自動對中，實現(xiàn)無偏心拉伸，由于此裝置不需人為進(jìn)行嚴(yán)格對中，所以可以克服實驗裝置與巖樣試件軸心線重合困難的問題，實現(xiàn)無偏心拉伸，本實用新型使用方便，便于操作，穩(wěn)定性好，可靠性高，易于實現(xiàn)實驗?zāi)康?。定性好，可靠性高?/p>

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本實用新型的其他特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本實用新型一種利用多滾珠子平衡偏心距的巖石直接拉伸實驗裝置的示意圖；

圖2為本實用新型一種利用多滾珠子平衡偏心距的巖石直接拉伸實驗裝置的成組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-帶萬向球的飛機(jī)鋼索，2-套筒，3-滾珠子，4-傳力板，5-套帽，6-待測巖石試件。

具體實施方式

為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進(jìn)一步闡述本實用新型。

結(jié)合圖1所示，一種巖石試件直接拉伸裝置，包括套筒2、傳力板4、帶萬向球的飛機(jī)鋼索1、若干滾珠子3和套帽5組成，傳力板4置于套筒2內(nèi)，若干滾珠子3均勻置于傳力板4和套筒2端蓋之間，帶萬向球的飛機(jī)鋼索1依次穿過傳力板4的半球形凹槽和套筒2端蓋中心孔外接拉力裝置，套帽5上端部外螺紋與套筒2內(nèi)螺紋旋緊，將傳力板4與滾珠子3封閉在套筒內(nèi)，使傳力板4在較小空間內(nèi)橫向移動或轉(zhuǎn)動，待測巖石試件6與套帽5下端部試件接口通過高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)。需要說明的是，所述裝置各組件均為高強(qiáng)度鋼材料制成。

具體實施方式：在進(jìn)行實驗前，實驗人員進(jìn)行巖樣制作與處理，按照巖石力學(xué)試驗規(guī)程加工成標(biāo)準(zhǔn)圓柱形或立方體巖石試件6，巖石試件6兩端面和靠近兩端面的側(cè)面用脫脂藥棉蕉四氯化碳反復(fù)清洗后風(fēng)干，待用，實驗準(zhǔn)備過程中對套帽5下端部試件接口進(jìn)行預(yù)處理，首先用細(xì)砂紙輕輕打磨試件接口，再用脫脂藥棉蕉四氯化碳反復(fù)清洗后風(fēng)干，然后實驗人員組裝實驗裝置，首先將帶萬向球的飛機(jī)鋼索1依次穿過傳力板4的半球形凹槽和套筒2端蓋的中心孔，與此同時安放好套筒端蓋與傳力板之間的滾珠子3，然后將套帽5與套筒2通過螺紋連接好，最后將巖石試件6與套帽5下端部巖石試件6接口用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)，并進(jìn)行自然豎直懸空放置至完全固結(jié)，待巖石試件6與套帽5下端部試件接口固結(jié)好后實驗人員對實驗裝置進(jìn)行一遍整體檢查，如有問題實驗人員及時矯正，在確定裝置安裝正確后，啟動巖石試驗機(jī)并對巖石試件6緩緩施加軸向拉伸載荷直到巖樣破壞，從而完成拉伸試驗。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。