[发明专利]一种侧向受限的岩石单轴压缩试验装置

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，涉及一种侧向受限的岩石单轴压缩试验装置。

背景技术

在岩石力学工程实践中，岩石强度与变形特性的试验研究是非常重要的技术支撑。对于岩石单轴压缩试验，常规条件下通常采用侧向不受限制的单轴压缩进行，以获取岩石材料的单轴抗压强度与弹性模量等力学参数。然而，岩石的侧向受限单轴压缩试验在现实条件中较少开展。开展侧向受限单轴压缩试验，可以获取岩石的名义固结应力、脆转延压力以及侧压力系数，为岩石力学工程提供更全面和可靠的理论指导与技术支持。无侧限单轴压缩试验中，一般采用50mm*100mm的标准柱形试样展开试验。在常规试验机上，将试样放在试验台上，安装好轴向与侧向应变仪，设置好试验参数后可开始试验。试验机压缩试样，控制试验机的计算机记录下岩石试样中的应力与应变，自动绘制应力-应变曲线。实验结束后通过对试验曲线的分析，获取岩石试样的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比。但是无侧向限制的单轴压缩试验无法获取岩石的名义固结应力、脆转延压力以及侧压力系数。

我国的岩石力学试验相关标准及规程中，均推荐采用单轴抗压强度试验与单轴压缩变形试验测定岩石的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比，如《工程岩体试验方法标准GB/T50266-99》、《水利水电工程岩石试验规程SL264-2001》与《公路工程岩石试验规程JTGE41-2005》。上述文献中规定的操作方法为：将符合标准的试样放置于试验机T型承压板中心，调整球形座，使试件两端面接触均匀，安装好轴向与侧向应变仪，然后以每秒0.5～1MPa的速度加荷直至试样破坏；控制试验机的计算机将会自动采集施加的荷载与试验轴向、横向变形的数据和加载过程中出现的现象，通过分析计算机记录数据，可以计算出岩石的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比。上述标准给出了无侧限条件下岩石的单轴抗压强度等力学参数的测量方法，但没有给出有侧限条件下岩石单轴压缩试验的方法。如何测量和计算有侧向约束条件下岩石的名义固结应力、脆转延压力以及侧压力系数，是上述标准并未解决的问题。

针对这一问题，国内相关文献中给出了几种土体侧限压缩条件下的力学试验。《侧限压缩条件下土体的侧应力松弛试验研究》（田管凤，汤连生，《岩土力学》，2012年）一文中针对粉质粘土利用常规固结仪开展了室内侧限流变试验，研究了粉质粘土的应力松弛规律和机制；《侧限条件下膨胀土膨胀变形试验研究》（韦秉旭，公路交通科技，2007）一文中针对膨胀土展开了侧限条件下的膨胀土膨胀变形试验，研究了膨胀土在侧限条件下的膨胀特性；《膏溶角砾岩侧限膨胀特性试验研究》（彭结兵等，工程地质学报，2008）一文针对角砾岩开展了侧限膨胀特性试验，研究了膏溶角砾岩的侧限膨胀特性及其影响因素。上述文献主要针对土或松碎岩体的膨胀或松弛特性而展开了试验研究，对于侧限条件下标准的完整岩石试样单轴压缩试验的研究较少，也缺乏相关的试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种侧向受限的岩石单轴压缩试验装置，解决了目前对于侧限条件下标准的完整岩石试样单轴压缩试验的研究缺乏相关的试验装置的问题。

本发明所采用的技术方案是包括电阻式应变仪、T型承压板、应变片、环空柱形侧限压缩室和倒T型承压底座；环空柱形侧限压缩室由两个形状相同的半圆柱壳体构成，两个半圆柱壳体边缘设有螺孔，螺钉穿过螺孔将由两个半圆柱壳体固定，构成空心圆柱体，环空柱形侧限压缩室上下开口，上部的开口设置有T型承压板，T型承压板设有圆柱形凸起伸入环空柱形侧限压缩室内部，环空柱形侧限压缩室下部置于T型承压底座的T型口内，被T型承压底座固定，T型承压底座上设有圆柱形凸起向上伸入环空柱形侧限压缩室内部，环空柱形侧限压缩室的两个半圆柱壳体表面分别安装两片应变片，每一片应变片分别由导线连接外部的电阻式应变仪。

进一步，环空柱形侧限压缩室壳体内半径25mm、壁厚15mm、高140mm；所述环空柱形侧限压缩室材料为不锈钢。

进一步，T型承压板直径70mm、厚10mm，T型承压板的凸起部分直径49.5mm、厚10mm，T型承压板材料为不锈钢。

进一步，T型承压底座凸起部分直径49.5mm厚35mm，T型承压底座直径120mm，T型承压底座采用的材料为不锈钢。

进一步，电阻式应变仪采用扬州泰司TS3862静态电阻应变仪，所述应变片BF350型电阻式应变片。

本发明的有益效果是提供了一种侧向受限的岩石单轴压缩试验装置，利用该装置可进行岩石试样在环向受限的条件下的单轴压缩试验，获取岩石的名义固结应力、脆转延压力以及侧压力系数。

附图说明