本實(shí)用新型屬于低強(qiáng)度試件的測(cè)試裝置技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行巖石力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，需要借助實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量試驗(yàn)過程中試件的變形，測(cè)量試件變形過程中的徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變，以計(jì)算試件的力學(xué)性能參數(shù)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置在試件加壓測(cè)試過程中，雖能同時(shí)測(cè)量變形試件徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變，但仍存在如下問題：

1、在對(duì)試件進(jìn)行軸向應(yīng)變測(cè)量的安裝調(diào)試時(shí)使用螺釘橫向夾緊的方式固定壓頭和壓蓋的相對(duì)位置，操作過程繁瑣費(fèi)時(shí)，且利用螺釘橫向夾緊固定時(shí)，可能出現(xiàn)因螺釘未夾緊而導(dǎo)致壓蓋在自重影響下沿壓頭軸向下滑，進(jìn)而導(dǎo)致軸向應(yīng)變測(cè)量的誤差增大。

2、在進(jìn)行低強(qiáng)度試件的靜力變形測(cè)試中，對(duì)試件徑向應(yīng)變測(cè)量時(shí)，利用螺桿端頭與試件側(cè)面點(diǎn)接觸，使試件側(cè)面在變形過程中受到點(diǎn)荷載，易造成在低強(qiáng)度試件徑向變形過程中螺桿插入試件，進(jìn)而導(dǎo)致徑向應(yīng)變測(cè)量的誤差增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種安裝調(diào)試方便、測(cè)量誤差小的用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：所述用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置由測(cè)試裝置和傳壓裝置組成；測(cè)試試件時(shí)，將試件置于測(cè)試裝置上，傳壓裝置放置在試件上，測(cè)試裝置、試件和傳壓裝置組成試件測(cè)試體。

測(cè)試裝置包括底座、電阻應(yīng)變片、徑向應(yīng)變測(cè)量桿、大頭螺桿和軸向應(yīng)變測(cè)量桿。

底座是由大圓柱體和小圓柱體組成的圓形凸臺(tái)，小圓柱體的直徑為試件直徑的1.05~1.10倍，大圓柱體的直徑是小圓柱體直徑的1.80~1.90倍；在大圓柱體的上平面開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽外的環(huán)形面均勻地開有8條徑向槽，沿大圓柱體的素線均勻地開有8條軸向槽，每個(gè)徑向槽與對(duì)應(yīng)的軸向槽相通，環(huán)形槽外壁設(shè)有圓形通孔。

徑向應(yīng)變測(cè)量桿的下端和軸向應(yīng)變測(cè)量桿的下端分別通過螺釘固定在對(duì)應(yīng)的軸向槽內(nèi)，徑向應(yīng)變測(cè)量桿和軸向應(yīng)變測(cè)量桿相間分布；大頭螺桿與徑向應(yīng)變測(cè)量桿的上端通過螺紋連接，每個(gè)大頭螺桿的軸線延長(zhǎng)線和底座的軸線延長(zhǎng)線垂直相交于一點(diǎn)。

每個(gè)徑向應(yīng)變測(cè)量桿和每個(gè)軸向應(yīng)變測(cè)量桿分別貼有電阻應(yīng)變片，每個(gè)電阻應(yīng)變片通過各自的信號(hào)線外接應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)；所述外接是指將每個(gè)信號(hào)線沿各自的桿件和對(duì)應(yīng)的徑向槽嵌入環(huán)形槽中，然后通過環(huán)形槽的圓形通孔穿出，再分別與外部的應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)相連接。

傳壓裝置由壓蓋、壓頭和橡膠墊組成；壓蓋和壓頭螺紋連接，壓頭的上平面粘貼有橡膠墊。

壓蓋的外形為倒圓臺(tái)，倒圓臺(tái)的夾角為45°，倒圓臺(tái)的中心設(shè)有螺紋通孔，倒圓臺(tái)的上底直徑是底座的大圓柱體直徑的1.25~1.30倍。

所述壓頭為圓柱體，圓柱體的下段設(shè)有外螺紋，所述圓柱體的直徑與底座的小圓柱體的直徑相等。

所述軸向應(yīng)變測(cè)量桿的長(zhǎng)度等于底座高度、試件高度和壓蓋高度之和，軸向應(yīng)變測(cè)量桿的橫截面為矩形，所述矩形的寬度與底座的軸向槽深度的名義尺寸相同，所述矩形的長(zhǎng)度與底座的軸向槽寬度的名義尺寸相同。

所述徑向應(yīng)變測(cè)量桿的長(zhǎng)度為底座高度與試件高度的0.55倍之和；徑向應(yīng)變測(cè)量桿的上端設(shè)有螺孔，徑向應(yīng)變測(cè)量桿的橫截面與軸向應(yīng)變測(cè)量桿的橫截面相同。

所述大頭螺桿一端的截面為正方形，大頭螺桿另一端為球缺，大頭螺桿的桿身為外螺紋；所述球缺球面的曲率半徑為底座的小圓柱體半徑的0.18~0.20倍，球缺的底面半徑為球缺的球面曲率半徑的0.75~0.80倍。

所述用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法是：

(1)試件材質(zhì)為巖石或混凝土材料，試件的尺寸為Φ50×100mm。

(2)將試件置于底座上，將壓蓋旋至壓頭的上部，再將壓頭置于試件上；底座中心線、試件中心線和壓頭中心線為同一條直線，組成試件測(cè)試體。

(3)逐個(gè)旋扭大頭螺桿，每個(gè)大頭螺桿的球缺曲面緊貼試件的側(cè)面；旋扭壓蓋至壓蓋的側(cè)面與軸向應(yīng)變測(cè)量桿頂端相接觸；再進(jìn)行校零。

(4)將校零后的所述試件測(cè)試體置于試驗(yàn)機(jī)的上壓板與下壓板之間；將每個(gè)電阻應(yīng)變片通過各自的信號(hào)線分別外接應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)。

(5)加壓，直至試件產(chǎn)生裂紋；停止加壓，檢查試件破壞狀態(tài)，保存測(cè)試結(jié)果。

本實(shí)用新型在加壓過程中，由于試件的壓縮變形，當(dāng)壓頭和壓蓋隨試件的上平面下移時(shí)，壓蓋對(duì)軸向應(yīng)變測(cè)量桿頂端施加壓力，軸向應(yīng)變測(cè)量桿發(fā)生變形；同時(shí)，試件在受壓變形過程中產(chǎn)生的徑向變形，亦對(duì)大頭螺桿施加向外的壓力，大頭螺桿將壓力傳至徑向應(yīng)變測(cè)量桿，徑向應(yīng)變測(cè)量桿產(chǎn)生彎曲變形。徑向應(yīng)變測(cè)量桿和軸向應(yīng)變測(cè)量桿的變形使電阻應(yīng)變片產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號(hào)，電流信號(hào)由電阻應(yīng)變片連接的信號(hào)線輸出到應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)進(jìn)行放大計(jì)算，即得試件的徑向應(yīng)變值和軸向應(yīng)變值。

由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1、本實(shí)用新型利用壓頭和壓蓋的螺紋配合，使測(cè)量時(shí)的安裝調(diào)試方便快速；采用的螺紋配合方式避免了壓蓋在自重作用下沿壓頭軸向滑移，消除了在試件的加載過程中壓蓋滑移對(duì)軸向應(yīng)變測(cè)量桿頂端施加的額外荷載產(chǎn)生的測(cè)量誤差。

2、本實(shí)用新型利用大頭螺桿的球缺球面與試件側(cè)面面接觸的特點(diǎn)，防止了在低強(qiáng)度試件的靜力學(xué)性能測(cè)試時(shí)大頭螺桿插進(jìn)試件，減小了因此產(chǎn)生的測(cè)量誤差。

因此，本實(shí)用新型具有安裝調(diào)試方便和測(cè)量誤差小的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中底座1的俯視示意圖；

圖3為圖1中大頭螺桿6的結(jié)構(gòu)放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1

一種用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置。如圖1所示，所述用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置由測(cè)試裝置和傳壓裝置組成。測(cè)試試件4時(shí)，將試件4置于測(cè)試裝置上，傳壓裝置放置在試件4上，測(cè)試裝置、試件4和傳壓裝置組成試件測(cè)試體。

如圖1所示，測(cè)試裝置包括底座1、電阻應(yīng)變片3、徑向應(yīng)變測(cè)量桿5、大頭螺桿6和軸向應(yīng)變測(cè)量桿7。

如圖2所示，底座1是由大圓柱體和小圓柱體組成的圓形凸臺(tái)，小圓柱體的直徑為試件4直徑的1.05~1.08倍，大圓柱體的直徑是小圓柱體直徑的1.80~1.85倍；在大圓柱體的上平面開有環(huán)形槽12，在環(huán)形槽12外的環(huán)形面均勻地開有8條徑向槽13，沿大圓柱體的素線均勻地開有8條軸向槽14，每個(gè)徑向槽13與對(duì)應(yīng)的軸向槽14相通，環(huán)形槽12外壁設(shè)有圓形通孔15。

如圖1所示，徑向應(yīng)變測(cè)量桿5的下端和軸向應(yīng)變測(cè)量桿7的下端分別通過螺釘2固定在對(duì)應(yīng)的軸向槽14內(nèi)，徑向應(yīng)變測(cè)量桿5和軸向應(yīng)變測(cè)量桿7相間分布；大頭螺桿6與徑向應(yīng)變測(cè)量桿5的上端通過螺紋連接，每個(gè)大頭螺桿6的軸線延長(zhǎng)線和底座1的軸線延長(zhǎng)線垂直相交于一點(diǎn)。

如圖1所示，每個(gè)徑向應(yīng)變測(cè)量桿5和每個(gè)軸向應(yīng)變測(cè)量桿7分別貼有電阻應(yīng)變片3，每個(gè)電阻應(yīng)變片3通過各自的信號(hào)線11外接應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)。所述外接是指將每個(gè)信號(hào)線11沿各自的桿件和對(duì)應(yīng)的徑向槽13嵌入環(huán)形槽12中，然后通過環(huán)形槽12的圓形通孔15穿出，再分別與外部的應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)相連接。

如圖1所示，傳壓裝置由壓蓋8、壓頭9和橡膠墊10組成；壓蓋8和壓頭9螺紋連接，壓頭9的上平面粘貼有橡膠墊10。

如圖1所示，壓蓋8的外形為倒圓臺(tái)，倒圓臺(tái)的夾角為45°，倒圓臺(tái)的中心設(shè)有螺紋通孔，倒圓臺(tái)的上底直徑是底座1的大圓柱體直徑的1.25~1.28倍。

如圖1所示，所述壓頭9為圓柱體，圓柱體的下段設(shè)有外螺紋，所述圓柱體的直徑與底座1的小圓柱體的直徑相等。

如圖1所示，所述軸向應(yīng)變測(cè)量桿7的長(zhǎng)度等于底座1高度、試件4高度和壓蓋8高度之和，軸向應(yīng)變測(cè)量桿7的橫截面為矩形，所述矩形的寬度與底座1的軸向槽14深度的名義尺寸相同，所述矩形的長(zhǎng)度與底座1的軸向槽14寬度的名義尺寸相同。

如圖1所示，所述徑向應(yīng)變測(cè)量桿5的長(zhǎng)度為底座1高度與試件4高度的0.55倍之和；徑向應(yīng)變測(cè)量桿5的上端設(shè)有螺孔，徑向應(yīng)變測(cè)量桿5的橫截面與軸向應(yīng)變測(cè)量桿7的橫截面相同。

如圖3所示，所述大頭螺桿6一端的截面為正方形，大頭螺桿6另一端為球缺，大頭螺桿6的桿身為外螺紋；所述球缺球面的曲率半徑為底座1的小圓柱體半徑的0.18~0.19倍，球缺的底面半徑為球缺的球面曲率半徑的0.75~0.78倍。

所述用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法是：

(1)試件4材質(zhì)為巖石或混凝土材料，試件4的尺寸為Φ50×100mm。

(2)將試件4置于底座1上，將壓蓋8旋至壓頭9的上部，再將壓頭9置于試件4上；底座1中心線、試件4中心線和壓頭9中心線為同一條直線，組成試件測(cè)試體。

(3)逐個(gè)旋扭大頭螺桿6，每個(gè)大頭螺桿6的球缺曲面緊貼試件4的側(cè)面；旋扭壓蓋8至壓蓋8的側(cè)面與軸向應(yīng)變測(cè)量桿7頂端相接觸；再進(jìn)行校零。

(4)將校零后的所述試件測(cè)試體置于試驗(yàn)機(jī)的上壓板與下壓板之間；將每個(gè)電阻應(yīng)變片3通過各自的信號(hào)線11分別外接應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)。

(5)加壓，直至試件4產(chǎn)生裂紋；停止加壓，檢查試件4破壞狀態(tài)，保存測(cè)試結(jié)果。

實(shí)施例2

一種用于測(cè)試巖石靜力變形的實(shí)驗(yàn)裝置。除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1：

所述小圓柱體的直徑為試件4直徑的1.07~1.10倍，大圓柱體的直徑是小圓柱體直徑的1.85~1.90倍；

所述倒圓臺(tái)的上底直徑是底座1的大圓柱體直徑的1.27~1.30倍；

所述球缺球面的曲率半徑為底座1的小圓柱體半徑的0.19~0.20倍，球缺的底面半徑為球缺的球面曲率半徑的0.77~0.80倍。

本具體實(shí)施方式在加壓過程中，由于試件4的壓縮變形，當(dāng)壓頭9和壓蓋8隨試件4的上平面下移時(shí)，壓蓋8對(duì)軸向應(yīng)變測(cè)量桿7頂端施加壓力，軸向應(yīng)變測(cè)量桿7發(fā)生變形；同時(shí)，試件4在受壓變形過程中產(chǎn)生的徑向變形，亦對(duì)大頭螺桿6施加向外的壓力，大頭螺桿6將壓力傳至徑向應(yīng)變測(cè)量桿5，徑向應(yīng)變測(cè)量桿5產(chǎn)生彎曲變形。徑向應(yīng)變測(cè)量桿5和軸向應(yīng)變測(cè)量桿7的變形使電阻應(yīng)變片3產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號(hào)，電流信號(hào)由電阻應(yīng)變片3連接的信號(hào)線11輸出到應(yīng)變儀或計(jì)算機(jī)進(jìn)行放大計(jì)算，即得試件4的徑向應(yīng)變值和軸向應(yīng)變值。

由于采用上述技術(shù)方案，本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1、本具體實(shí)施方式利用壓頭9和壓蓋8的螺紋配合，使測(cè)量時(shí)的安裝調(diào)試方便快速；采用的螺紋配合方式避免了壓蓋8在自重作用下沿壓頭9軸向滑移，消除了在試件4的加載過程中壓蓋8滑移對(duì)軸向應(yīng)變測(cè)量桿7頂端施加的額外荷載產(chǎn)生的測(cè)量誤差。

2、本具體實(shí)施方式利用大頭螺桿6的球缺球面與試件4側(cè)面面接觸的特點(diǎn)，防止了在低強(qiáng)度試件的靜力學(xué)性能測(cè)試時(shí)大頭螺桿6插進(jìn)試件4，減小了因此產(chǎn)生的測(cè)量誤差。

因此，本具體實(shí)施方式具有安裝調(diào)試方便和測(cè)量誤差小的特點(diǎn)。