[发明专利]一种圆柱形岩样多角度劈裂装置及其方法

说明书

本发明公开了一种圆柱形岩样多角度劈裂装置及其方法，该装置包括试验机构、劈裂模具、试样固定及角度控制系统；其中：所述试验机构包括反力架，反力架中设置有移动横梁，移动横梁上安装有上压头，上压头上放置有压力传感器，上压头的两侧分别安装有左位移引伸计LVDT和右位移引伸计LVDT；上压头的下方有压头套筒，压头套筒连接有劈裂压头，劈裂压头的底部设置有刃口；所述劈裂模具为一个圆柱形试样；所述试样固定及角度控制系统包括放置于刃口下方的半圆形凹槽和带刻度的圆盘，半圆形凹槽用于放置圆柱形试样，半圆形凹槽置于带刻度的圆盘上。本发明能实现对圆柱形岩样进行多角度劈裂，从而生成不同劈裂角度的试样供试验研究。

技术领域

本发明涉及岩石结构面的制取技术领域，具体涉及一种圆柱形岩样多角度劈裂装置及方法。

背景技术

岩石结构面是边坡工程、坝基工程、采矿工程中普遍存在的介质，岩体内部大量不连续面影响并决定岩体的物理力学性质及水理性质。考虑到大型现场原位实验的巨大投资，目前对于裂隙岩体研究主要借助于室内实验研究。通过室内剪切试验或渗透试验来了解岩石结构面的力学、变形及渗透特性是一种行之有效的方法，但这往往需要大量的试件做不同条件下的试验，而在自然条件下很难得到数量较多的理想状态的裂隙岩样，因此采用人工压制的方法得到裂隙岩样是一种研究岩石结构面普遍采用的方法。以往研究多采用巴西劈裂的方法来制取裂隙用于试验研究，但这种方法通常只能制取竖向对心裂隙，实现多倾角裂隙难度大，并且倾角的角度不易精确控制，因此，开发出一种易操作、高精度且能够形成多倾角裂隙的劈裂装置及方法十分重要。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种圆柱形岩样多角度劈裂装置及其方法，以实现易操作、高精度且能够形成多倾角裂隙的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种圆柱形岩样多角度劈裂装置，其特征在于：包括试验机构、劈裂模具、试样固定及角度控制系统；其中：

所述试验机构包括反力架，所述反力架中设置有移动横梁，移动横梁能够在驱动装置的驱动下上下移动，移动横梁上安装有上压头，上压头上放置有压力传感器，上压头的两侧分别安装有左位移引伸计LVDT和右位移引伸计LVDT，压力传感器、左位移引伸计LVDT和右位移引伸计LVDT均通过数据线与设置于反力架外的计算机连接；上压头的下方有压头套筒，压头套筒连接有劈裂压头，劈裂压头的底部设置有刃口；

所述劈裂模具为一个圆柱形试样；

所述试样固定及角度控制系统包括放置于刃口下方的半圆形凹槽和带刻度的圆盘，半圆形凹槽用于放置圆柱形试样，半圆形凹槽放置于带刻度的圆盘上。

所述驱动装置包括相连的伺服电机和减速机，伺服电机与计算机相连，减速机依次连接有滚珠丝杆和滚珠丝杠缸，滚珠丝杠缸位于压力传感器上。

所述反力架内的两侧分别设置有左竖向导轨和右竖向导轨，移动横梁的两端分别位于左竖向导轨和右竖向导轨内，且能够相对左竖向导轨和右竖向导轨上下移动。

所述压头套筒及劈裂模具上开设有定位销孔，通过插销插入该定位销孔，使压头套筒与劈裂模具可拆卸式连接。

所述刃口的材质为热处理渗碳工具钢。

所述刃口做倒角处理。

所述半圆形凹槽上端中心处设置有指针，带刻度的圆盘上标记有刻度，并标记有多个角度标识。

所述半圆形凹槽及带刻度的圆盘的中心处均设置有螺丝孔，通过一个固定螺丝穿过该螺丝孔，将半圆形凹槽及带刻度的圆盘固定；带刻度的圆盘置于平台上。

一种圆柱形岩样多角度劈裂方法，包括以下步骤：