[发明专利]一种非标准岩石试件力学参数测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石试件力学参数的测试装置及测试方法，尤其是非标准岩石试件力学参数的测试装置及测试方法。

背景技术

在地质、矿山、水电、土木和交通等工程建设中，往往需要对现场的岩体进行取样，在实验室内对岩样进行试验测试，获取岩石的基本物理力学参数，从而为岩体工程稳定性分析及支护设计提供可靠的基础数据。

目前在室内广泛开展的是标准形状的岩石试件力学试验，按着中华人民共和国《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99）的要求，标准试件是指规则的圆柱体或长方体，其直径或边长为48mm～52mm，高度为直径的2倍。为了满足试验机承压板与岩石试件的面接触条件，对岩石试件的两个端面加工精度要求极高，不平整度不得大于0.05mm。

近年来，随着机械及电子行业的进步，岩石力学试验设备性能越来越优良，可以完成岩石的多种物理力学性能指标测试，并能够达到较高的测试精准度。但作为试验对象的岩石标准试件制备一直存在着诸多困难，其中有岩样加工设备及取样方法方面的不足，但更多的是岩石本身存在节理裂隙或岩质软弱等情况，使得现场钻取的岩心较短、孔径较粗，无法满足实验室内二次加工成标准试件的尺寸。此外，如易风化、怕扰动、弱胶结类的泥岩等，在室内对岩样进行二次加工制备过程中，由于钻、切、磨等加工环节的扰动，难免对试件造成不同程度的损伤破坏，室内加工成型的标准试件尽管在形状尺寸上满足了要求，但却与岩石的天然状态差别较大，其测试结果难以反映出真实的岩石力学性能。

综合考虑目前室内岩石力学试验状况及标准试件制备的问题，开发一种对现场取样的岩石直接进行测试的试验装置及试验方法，获取岩石的基本力学参数，以解决工程取样中的短岩心、大直径或者难于二次加工等情况下的非标准岩石试件的试验测试问题。

发明内容

为了满足在实验室测试岩石力学参数的需求，本发明提供一种操作简单、使用安全的非标准岩石试件力学参数测试装置，这种测试装置降低了对试件形状尺寸的限制程度，同时通过与电液伺服压力试验机平台连接，可实现对非标准岩石试件进行多种方案的加载控制，并可采用计算机自动记录试验曲线与数据。

本发明同时提供这种测试装置的测试方法。

本发明采取的技术方案是：

一种非标准岩石试件力学参数测试装置，它包括用于加荷的液压式压力试验机，所述的液压式压力试验机它是由机架主体、液压油缸、传力柱、设在传力柱上的压力传感器、伺服加载系统和计算机组成，其特征在于，在液压式压力试验机的加载面设有上、下加荷锥，此外还包括一个试件夹持装置。

所述的试件夹持装置结构是：在液压式压力试验机的液压油缸柱头的中心轴上设有高度可调的垫柱，垫柱上设有垫板；垫板两端对称设有可上下调节的左、右纵向杆；在左、右纵向杆上的对称位置分别设有可水平推拉的横向杆，两根横向杆的内端头分别设有单面为弧形凹陷的弹性夹持垫，要求两个夹持垫的弧形凹陷方向相同。

所述的垫柱整体由多个柱形块体组成，便于通过加减柱形块体来调节下加荷锥的高度，能够满足不同尺寸试件试验的需要，柱形块体之间使用螺纹杆连接；整个垫柱的上端面和下端面的中心位置都设有螺纹孔，上端面的螺纹孔可以使用相应的螺纹杆配合与垫板连接，下端面的螺纹孔，可以使用螺纹杆将垫柱与油缸柱头连接；

所述的垫板为具有一定厚度的狭长钢板，垫板中心位置设有一个螺纹孔，可以使用螺纹杆把垫板和下加荷锥连接；垫板两端有两个对称的竖直方向圆形通孔，可以配合纵向杆的插入和上下调节，要求垫板上两端圆形通孔的间距大于垫柱的直径，便于纵向杆的上下调节；垫板两侧面各有一个水平方向螺纹孔，可以安装水平方向固定螺母，通过旋紧水平方向固定螺母起到固定纵向杆的作用。

所述的左、右纵向杆断面均为圆柱形，用于配合插入垫板两端的圆形通孔中，纵向杆上部有一个水平方向矩形通孔，用于配合横向杆的插入与调节；在纵向杆上端面有竖直方向固定螺母，通过调节竖直方向固定螺母来固定横向杆；纵向杆上标有刻度，调节纵向杆时便于标定试件支撑高度。

所述的横杆断面为矩形断面，一端固定并支撑夹持垫；另一端插入纵向杆上端的矩形通孔中，横杆可在矩形通孔中实现水平推拉，以达到调节两夹持垫间距的目的；横向杆上标有刻度，可以根据试件水平方向大小，调节横向杆，达到试验要求位置，并确保夹持固定住试件。

所述的夹持垫为一个单面呈弧形凹陷的块体橡胶垫，主要作用为配合夹持固定试件，并且利用橡胶材料良好的弹性，在试件崩裂过程中起到抗震防冲作用，防止试件碎片伤人或损坏仪器。