[发明专利]一种测试岩石断裂韧度的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试岩石断裂韧度的试验装置，特别是一种在有围压作用下测定岩石Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂韧度的试验装置。属岩土工程技术领域。

背景技术

巴西圆盘劈裂试验自1978年被国际岩石力学学会推荐作为测定岩石抗拉强度的间接方法后，在国内外获得了广泛应用，在我国，该方法已被列入国家标准《工程岩体试验方法标准》和行业标准《水利水电岩石试验规程》中。已有众多学者对巴西圆盘劈裂试验的理论分析、计算公式推导提出了质疑，而改进的巴西圆盘试验设备也经常用于测量岩石张开型断裂韧度，但由于结构设计存在一定局限，难以对岩石的剪切及复合型断裂韧度进行测定。而岩石断裂韧度作为预测实际工程岩体力学性质时的重要参数，在岩爆、岩质边坡断裂失稳等稳定性、岩石的切削、爆破、隧道掘进、水压致裂等破岩机制的研究时均有较重要的参考价值。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种考虑围压作用下测定岩石Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂韧度的试验装置，试验中可以考虑不同围压、不同裂纹倾角、不同边界条件和加卸载等不同应力路径的影响。可实现不同应力状态下对带预制裂纹圆柱岩石试样劈裂试验。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试岩石断裂韧度的试验装置，装置包括盒体、加载轴及垫条，在所述盒体两侧壁上对称设置有同轴圆孔，弹簧定位装置分别置于同轴圆孔中，加载轴的外壁上设置有套环，上盖套装在加载轴上和盒体螺栓连接，顶盖套装在加载轴上和上盖螺栓连接，顶盖和上盖之间设置有油腔，套环位于油腔中，盒体下端设置有进油口，上盖中设有输油管路，输油管路连通油腔与盒体内腔，油腔进油口位于套环的上方，上盖中设有连通油腔的排气孔，排气孔位于套环的下方，出油口设置于上盖内连通油腔和外部管路，且位于油腔进油口上方靠近油腔顶部。

所述盒体底面中央设置有凹槽，垫条活动置于凹槽内，凹槽中心线与同轴圆孔的圆心连线垂直。

顶盖与上盖接触面上设有密封圈，加载轴与顶盖及上盖接触面上设有密封圈，上盖与盒体内壁接触处设有密封圈，套环与油腔的接触面上设有密封圈，弹簧定位装置与盒体同轴圆孔之间设置有密封圈。

由于采用了以上技术方案，本发明采用在巴西圆盘劈裂试验装置中增设了施加围压装置、弹簧定位装置、顶盖与上盖间油腔，改善了现有试验装置中只单纯施加压力进行劈裂的的加载方式，可在试验中改变围压的大小对试样进行加卸荷试验；弹簧定位装置可控制裂纹方向与加载轴方向的夹角，便于在试验中控制试样令其不旋转与滚动，同时也不会影响试样在承压后后的变形；顶盖与上盖间油腔的设置使试验的加卸载过程更加简便，盒体内腔与油腔通过输油管路相连通，二者内部压强一致，达到加载轴上下的自平衡，由此便可不需考虑围压对加载轴的反作用，而直接换算轴向加载力的大小，进行计算。

本发明具有的优点和积极效果在于：

1本装置可实现对试样进行有围压作用下的劈裂加载，试验中可以设置不同围压、不同裂纹倾角、不同边界条件和加卸载等不同应力路径。可实现不同应力状态下对带预制裂纹圆柱岩石试样劈裂试验。

2上盖与顶盖间油腔与盒体内腔通过输油管路相连通，二者内部压强一致，达到加载轴上下的自平衡，由此便可不需考虑围压对加载轴的反作用，而直接换算轴向加载力的大小，进行计算，使试验简便易行。

2改进了原先单一的测量手段，可以在不同条件下测定岩石不同断裂方式的断裂韧度。

3可以真实反应岩体张开、剪切或混合型破坏时的形态，是进一步研究其破坏机理基础。

4本发明试验装置设计合理，操作使用方便，适用于各类岩样的劈裂试验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和工作原理对本发明进行详细说明，参见图1：