本技術(shù)涉及土木工程，特別涉及一種用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置。

背景技術(shù)：

1、層狀巖體作為自然界中廣泛存在的一種典型巖體，優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面通常為物質(zhì)分異面，層間差異顯著，同時遍布巖體的細(xì)小節(jié)理使得物理力學(xué)特性更為復(fù)雜，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的橫觀各向同性或正交各向異性。對于賦存于層狀巖體中的地下工程建設(shè)，最突出的便是圍巖穩(wěn)定性問題。巖體變形破壞主要受控于巖石自身強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面特性，相比一般連續(xù)性介質(zhì)，結(jié)構(gòu)面特征是影響層狀巖體變形破壞更為顯著的因素；相比于破碎塊裂介質(zhì)，宏觀大尺度的層狀結(jié)構(gòu)面在空間上延續(xù)性強(qiáng)，對于內(nèi)外應(yīng)力變化更為敏感，在施工擾動之下，巖體界面層成為裂縫擴(kuò)展的優(yōu)勢路徑。由于層間粘結(jié)力一般較弱，且各巖層變形在空間上不連續(xù)、不協(xié)調(diào)，層狀巖體極易在界面層發(fā)生張拉開裂甚至離層現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)連鎖失穩(wěn)。層狀巖體中形成的宏細(xì)觀結(jié)構(gòu)面廣泛分布，在這些初始損傷因素作用下，層狀巖體的變形破壞表現(xiàn)為非連續(xù)性、非均一性和各向異性的板裂介質(zhì)力學(xué)特性。正確認(rèn)識層狀巖體界面層基本力學(xué)性質(zhì)對于巖體穩(wěn)定性分析與安全性評價具有重要意義。

2、現(xiàn)有的巖體張拉破壞試驗裝置難以實現(xiàn)裂縫兩側(cè)張拉荷載的均勻施加；由于層狀巖體層間粘結(jié)強(qiáng)度較低，一旦出現(xiàn)裂紋即會沿層理面迅速擴(kuò)展，對于裂縫開口位移的連續(xù)性測量精度無法滿足需求，在測量拉裂瞬間情況時的位移變化面臨較大困難。因此非常有必要建立適用于層狀巖體張拉開裂破壞的試驗裝置，進(jìn)而通過定量分析，獲取層狀結(jié)構(gòu)面斷裂參數(shù)，為穿越層狀巖體工程建設(shè)活動提供指導(dǎo)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供一種用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，可以連續(xù)量測層狀巖體張拉破壞過程裂縫嘴開口位移和裂縫兩側(cè)所施加張拉荷載。

2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

3、一種用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，包括拉裂實驗臺架，拉裂實驗臺架包括自下而上設(shè)置的下平臺底座、上平臺底板，下平臺底座與上平臺底板之間設(shè)有調(diào)高單元，上平臺底板中心鏤空，上平臺底板兩端固定有u形支架，u形支架支撐加載單元；所述加載單元設(shè)有兩個加荷拉板，加荷拉板連接有動力模塊，動力模塊帶動兩個加荷拉板同時向相反的方向移動，所述加荷拉板與動力模塊之間連接有懸臂梁傳感器；還包括量測系統(tǒng)，所述量測系統(tǒng)包括差動變壓器式位移傳感器，所述差動變壓器式位移傳感器用于測量拉伸過程中裂縫開口處的位移量；所述差動變壓器式位移傳感器一端固定于一側(cè)加荷拉板，另一端抵接另一加荷拉板。

4、進(jìn)一步地，所述加載單元包括連接在u形支架中部的絲桿座，兩絲桿座之間安裝有雙向正反牙精密絲杠套裝，絲桿一端端部通過聯(lián)軸器連接電機(jī)和減速機(jī)，兩絲桿螺母分別固定連接一個撥板，雙向正反牙精密絲杠套裝的兩個絲桿螺母在一個電機(jī)的帶動下實現(xiàn)兩個撥板同時向相反方向移動；兩個撥板相向側(cè)下部分別連接有懸臂梁傳感器，懸臂梁傳感器下部固定連接加荷拉板。

5、進(jìn)一步地，兩個所述u形支架之間還連接有水平導(dǎo)向桿，撥板的上端與水平導(dǎo)向桿滑動連接。

6、進(jìn)一步地，所述水平導(dǎo)向桿設(shè)置有兩個，對稱設(shè)置在雙向正反牙精密絲杠套裝兩側(cè)。

7、進(jìn)一步地，所述水平導(dǎo)向桿上滑動設(shè)置有套筒，所述撥板穿設(shè)在套筒上，套筒的一端連接鎖緊螺母。

8、進(jìn)一步地，所述上平臺底板一端設(shè)置有電機(jī)安裝支架，所述電機(jī)和減速機(jī)安裝在電機(jī)安裝支架上。

9、進(jìn)一步地，所述調(diào)高單元為高度調(diào)節(jié)螺桿。

10、進(jìn)一步地，兩側(cè)所述加荷拉板上分別固定一個夾具底座，差動變壓器式位移傳感器一端固定于一側(cè)夾具底座中，另一側(cè)的夾具底座中固定一角鐵，差動變壓器式位移傳感器的另一端抵接在角鐵上。

11、優(yōu)選的，所述差動變壓器式位移傳感器為回彈式位移傳感器。

12、進(jìn)一步地，還包括主機(jī)，所述主機(jī)與電機(jī)、懸臂梁傳感器、差動變壓器式位移傳感器電性連接；所述主機(jī)控制動力模塊的啟閉和工作參數(shù)，所述主機(jī)接收懸臂梁傳感器和差動變壓器式位移傳感器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

13、本實用新型的有益效果有：

14、本實用新型可以實時測量加荷拉板所施加拉力變化情況和裂縫嘴張開口位移變化情況，操作簡單，測量精準(zhǔn)，能夠滿足裂縫開口位移的連續(xù)性和拉裂瞬間數(shù)據(jù)的測量需求。

15、本實用新型采用雙向正反牙精密絲杠套裝結(jié)構(gòu)，在一個輸入轉(zhuǎn)速下能實現(xiàn)左、右兩個加荷拉板同時(同速)、均勻的向相反方向移動，從而實現(xiàn)對試件的拉裂作用，該裝置對于均勻各向同性材料也有很好的適用性。

技術(shù)特征：

1.一種用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：包括拉裂實驗臺架，拉裂實驗臺架包括自下而上設(shè)置的下平臺底座(1)、上平臺底板(9)，下平臺底座(1)與上平臺底板(9)之間設(shè)有調(diào)高單元，上平臺底板(9)中心鏤空，上平臺底板(9)兩端固定有u形支架(7)，u形支架(7)支撐加載單元；所述加載單元設(shè)有兩個加荷拉板(5)，加荷拉板(5)連接有動力模塊，動力模塊帶動兩個加荷拉板(5)同時向相反的方向移動，所述加荷拉板(5)與動力模塊之間連接有懸臂梁傳感器(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：所述加載單元包括連接在u形支架(7)中部的絲桿座(11)，兩絲桿座(11)之間安裝有雙向正反牙精密絲杠套裝(14)，絲桿一端端部通過聯(lián)軸器(19)連接電機(jī)和減速機(jī)(21)，兩絲桿螺母分別固定連接一個撥板(10)，雙向正反牙精密絲杠套裝(14)的兩個絲桿螺母在一個電機(jī)的帶動下實現(xiàn)兩個撥板(10)同時向相反方向移動；兩個撥板(10)相向側(cè)下部分別連接有懸臂梁傳感器(6)，懸臂梁傳感器(6)下部固定連接加荷拉板(5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：兩個所述u形支架(7)之間還連接有水平導(dǎo)向桿(24)，撥板(10)的上端與水平導(dǎo)向桿(24)滑動連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：所述水平導(dǎo)向桿(24)設(shè)置有兩個，對稱設(shè)置在雙向正反牙精密絲杠套裝(14)兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：所述水平導(dǎo)向桿(24)上滑動設(shè)置有套筒(25)，所述撥板(10)穿設(shè)在套筒(25)上，套筒(25)的一端連接鎖緊螺母(22)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：所述上平臺底板(9)一端設(shè)置有電機(jī)安裝支架(20)，所述電機(jī)和減速機(jī)(21)安裝在電機(jī)安裝支架(20)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：所述調(diào)高單元為高度調(diào)節(jié)螺桿(3)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：兩側(cè)所述加荷拉板(5)上分別固定一個夾具底座，差動變壓器式位移傳感器一端固定于一側(cè)夾具底座中，另一側(cè)的夾具底座中固定一角鐵，差動變壓器式位移傳感器的另一端抵接在角鐵上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：所述差動變壓器式位移傳感器為回彈式位移傳感器。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，其特征在于：還包括主機(jī)，所述主機(jī)與電機(jī)、懸臂梁傳感器、差動變壓器式位移傳感器電性連接；所述主機(jī)控制動力模塊的啟閉和工作參數(shù)，所述主機(jī)接收懸臂梁傳感器和差動變壓器式位移傳感器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，公開一種用于層狀巖體界面開裂參數(shù)測定的裝置，包括拉裂實驗臺架，拉裂實驗臺架包括自下而上設(shè)置的下平臺底座、上平臺底板，下平臺底座與上平臺底板之間設(shè)有調(diào)高單元，上平臺底板中心鏤空，上平臺底板兩端固定有U形支架，U形支架支撐加載單元；加載單元設(shè)有兩個加荷拉板，加荷拉板連接有動力模塊，動力模塊帶動兩個加荷拉板同時向相反的方向移動，加荷拉板連接有懸臂梁傳感器；還包括量測系統(tǒng)，量測系統(tǒng)包括位移傳感器，位移傳感器用于測量拉伸過程中裂縫開口處的位移量。本技術(shù)用于層狀巖體張拉開裂破壞，能夠滿足裂縫開口位移的連續(xù)性和拉裂瞬間數(shù)據(jù)的測量需求，測量精準(zhǔn)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉星,高濤,段靖海,龍廷,張志強(qiáng),朱星宇,馮應(yīng),楊友杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國建筑土木建設(shè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240207
技術(shù)公布日：2024/12/26