本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置。
背景技術(shù)：
在巖石工程中，為了保障工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，需要避免巖石發(fā)生斷裂，而在隧道掘進、邊坡開挖、油氣開采時，又需要加速斷裂現(xiàn)象、提高破巖效率。巖石斷裂韌度作為巖石斷裂力學(xué)中表征巖石材料抵抗斷裂的力學(xué)參數(shù)，在工程應(yīng)用與理論研究中均具有重要的價值。根據(jù)裂紋體所受荷載方式的不同，可將斷裂分為i型(張開型)、ii型(滑開型)和iii型(撕裂型)三種基本模式，相應(yīng)地，斷裂韌度也可細分為i型、ii型和iii型斷裂韌度，即kic、kiic和kiiic。在巖石工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計、安全評估和數(shù)值模擬中，kic、kiic和kiiic往往是不可或缺的基本力學(xué)參數(shù)。因此，開發(fā)簡便的試驗方法用以準(zhǔn)確測試斷裂韌度是巖石斷裂力學(xué)中的一項重要研究課題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
本發(fā)明提供了一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置，包括底座，所述底座上設(shè)置有安裝臺，所述安裝臺上表面的中間部位固定安裝有卡座，所述卡座上方設(shè)置有襯墊，所述襯墊上設(shè)置有待測工件；所述安裝臺的前、后表面上分別固定連接有定位板，所述定位板的上設(shè)置有螺桿，所述螺桿的一端與待測工件緊挨；所述安裝臺的上表面位于卡座的左、右兩側(cè)分別設(shè)置有一根導(dǎo)柱，所述兩根導(dǎo)柱之間設(shè)置有工件壓緊元件，兩根導(dǎo)柱的頂端設(shè)置有導(dǎo)柱壓緊梁，所述導(dǎo)柱壓緊梁的中間設(shè)置有主軸夾具，所述主軸夾具內(nèi)豎向安裝有主軸，所述主軸的下端設(shè)置有夾具，所述夾具下端連接有加載軸，所述加載軸下端穿過工件壓緊元件上開設(shè)的通孔與待測工件接觸。
較佳地，所述卡座中央設(shè)置有凹槽，襯墊活動置于凹槽內(nèi)，凹槽的中心與加載軸中心豎向重合。
較佳地，所述導(dǎo)柱的上端通過螺栓與導(dǎo)柱壓緊梁連接。
較佳地，所述導(dǎo)柱壓緊梁與工件壓緊元件之間的導(dǎo)柱上設(shè)置有彈簧。
較佳地，所述主軸的頂部連接有千分尺。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于：
本發(fā)明提供的一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置，該裝置通過轉(zhuǎn)動待測工件，可以實現(xiàn)設(shè)置不同圍壓、不同裂紋傾角、不同邊界條件和加卸載等不同應(yīng)力路徑，進而可以實現(xiàn)不同應(yīng)力狀態(tài)下對帶預(yù)制裂紋圓柱巖石試樣劈裂試驗；改進了原先單一的測量手段，可以在不同條件下測定巖石不同斷裂方式的斷裂韌度；可以真實反應(yīng)巖體張開、剪切或混合型破壞時的形態(tài)，是進一步研究其破壞機理基礎(chǔ)；本發(fā)明試驗裝置設(shè)計合理，操作使用方便，適用于各類巖樣的劈裂試驗。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明：
1、底座；2、安裝臺；3、卡座；4、襯墊；5、待測工件；6、定位板；7、螺桿；8、導(dǎo)柱；9、工件壓緊元件；9-1、通孔；10、導(dǎo)柱壓緊梁；11、主軸；12、夾具；13、加載軸；14、主軸卡夾；15、螺栓；16、彈簧；17、千分表。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。
如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置，包括底座1，所述底座1上設(shè)置有安裝臺2，所述安裝臺2上表面的中間部位固定安裝有卡座3，所述卡座3上方設(shè)置有襯墊4，所述襯墊4上設(shè)置有待測工件5；所述安裝臺2的前、后表面上分別固定連接有定位板6，所述定位板6的上設(shè)置有螺桿7，所述螺桿7的一端與待測工件5緊挨；所述安裝臺2的上表面位于卡座3的左、右兩側(cè)分別設(shè)置有一根導(dǎo)柱8，所述兩根導(dǎo)柱8之間設(shè)置有工件壓緊元件9，兩根導(dǎo)柱8的頂端設(shè)置有導(dǎo)柱壓緊梁10，所述導(dǎo)柱壓緊梁10的中間設(shè)置有主軸夾具14，所述主軸夾具14內(nèi)豎向安裝有主軸11，所述主軸11的下端設(shè)置有夾具12，所述夾具12下端連接有加載軸13，所述加載軸13下端穿過工件壓緊元件9上開設(shè)的通孔9-1與待測工件5接觸。
在本發(fā)明實施例中，所述卡座3中央設(shè)置有凹槽，襯墊4活動置于凹槽內(nèi)，凹槽的中心與加載軸13中心豎向重合；所述導(dǎo)柱8的上端通過螺栓15與導(dǎo)柱壓緊梁10連接；所述導(dǎo)柱壓緊梁10與工件壓緊元件9之間的導(dǎo)柱8上設(shè)置有彈簧16；所述主軸11的頂部連接有千分尺17。
測試巖石斷裂韌度的計算公式如下：
式中：pq—臨界載荷，b—試樣厚度，w—試樣寬度，a—裂紋長度。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供的一種測試巖石斷裂韌度的試驗裝置，該裝置通過轉(zhuǎn)動待測工件，可以實現(xiàn)設(shè)置不同圍壓、不同裂紋傾角、不同邊界條件和加卸載等不同應(yīng)力路徑，進而可以實現(xiàn)不同應(yīng)力狀態(tài)下對帶預(yù)制裂紋圓柱巖石試樣劈裂試驗；改進了原先單一的測量手段，可以在不同條件下測定巖石不同斷裂方式的斷裂韌度；可以真實反應(yīng)巖體張開、剪切或混合型破壞時的形態(tài)，是進一步研究其破壞機理基礎(chǔ)；本發(fā)明試驗裝置設(shè)計合理，操作使用方便，適用于各類巖樣的劈裂試驗。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明實施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。