[发明专利]一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置

说明书

本发明公开了一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置，包括竖直上拉伸装置、竖直下拉伸装置、水平左压缩装置和水平右压缩装置；竖直上加载装置与竖直下加载装置的结构完全相同，试验时分别与岩石试样的上下端头连接；竖直上加载装置包括形拉伸件、T形拉伸件、上下侧滚珠排、拉头、铰链和试验机拉伸加载头；水平左压缩装置和水平右压缩装置的结构完全相同，试验时分别与岩石试样的左右侧面的中间位置连接；水平左压缩装置包括压头、传压件、左右侧滚珠排和试验机压缩加载头。本装置在岩石拉压试验过程中可实现拉伸力实时对中，压应力作用于试样中部而非全表面，压缩方向保证接触面受力均匀，以避免拉头粘结处的试样端头效应。

技术领域

本发明涉及岩石类材料力学性能研究领域，具体是一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置。

背景技术

随着经济的快速发展，重大基础设施建设日益频繁且地质环境越来越复杂，如深部矿山开采、隧道工程、水电工程、地下厂房建设等通常面临显著的高地应力以及强烈的开采扰动特性。地下硐室开挖使围岩的应力状态重分布：强开挖卸荷作用下，硐室侧墙挠动区硬脆性岩体的卸荷差异回弹(差异变形)导致灾变性的径向拉应力产生，与环向压应力一起形成拉压应力环境。拉压应力作用下，造成硐室侧墙挠动区岩体张性破坏，例如诱发岩体张性松弛、劈裂(表层围岩剥离)甚至岩爆等灾害。因此，深部高应力下的开挖卸荷区岩体的拉压变形破坏和强度特性是工程建设中必须明确的基本岩体力学问题之一。

然而，由于岩石的脆性破坏特征和试验技术上的困难，目前缺乏较好的岩石双轴拉压试验装置。目前已有的一些双轴拉压试验(如文献《王怀亮,宋玉普,曲晓东,任峰.大坝原级配混凝土在双轴拉压及三轴拉压压受力状态下的试验研究[J].土木工程学报,2007,40(7):104-110》)多针对混凝土材料，且缺乏满意的拉伸对中方法。尤其是压缩加载过程会使试样发生压缩方向的变形和轻微的位移，需要实时对拉伸方向的试样受力进行对中，目前均缺乏相应的装置和手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种拉伸方向实时对中的岩石类材料双轴拉压试验装置，其特征在于该装置包括竖直上拉伸装置、竖直下拉伸装置、水平左压缩装置和水平右压缩装置；

所述竖直上加载装置与竖直下加载装置的结构完全相同，试验时分别与岩石试样的上下端头连接；所述竖直上加载装置包括形拉伸件、T形拉伸件、上下侧滚珠排、拉头、铰链和试验机拉伸加载头；所述形拉伸件的一端固定于试验机拉伸加载头上，内部通过上下侧滚珠排放置有T形拉伸件，T形拉伸件能够在形拉伸件内部左右滑动；T形拉伸件的一端伸出形拉伸件的另一端，通过铰链与拉头的一端连接；拉头的另一端与岩石试样的上端头连接；

所述水平左压缩装置和水平右压缩装置的结构完全相同，试验时分别与岩石试样的左右侧面的中间位置连接；所述水平左压缩装置包括压头、传压件、左右侧滚珠排和试验机压缩加载头；所述传压件的一端通过传压件凹槽内放置的左右侧滚珠排与试验机压缩加载头连接，另一端为球形凸起；压头的一端面与岩石试样的左侧面的中间位置连接，另一端面具有球形凹槽，与传压件的球形凸起相匹配，形成球铰式接触。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本装置在岩石拉压试验过程中可实现拉伸力实时对中，压应力作用于试样中部而非全表面，压缩方向保证接触面受力均匀，以避免拉头粘结处的试样端头效应。

(2)本装置的T形拉伸件可以通过形拉伸件上的滚珠在水平方向自由滑动，即在加载过程中可实时自动调整水平向的位置，从而保持拉伸方向的实时对中。

(3)本装置实验时竖向方向施加拉力，水平方向施加压力，两个方向的力的施加是相互独立的，互不干扰。两个方向可以同时施加力，也可以一个方向固定，另一个方向施加。