[发明专利]一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置及方法

说明书

本发明公开了一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置，包括试样加载板、试样承载板与夹持板，所述试样承载板左端与右端固定安装有固定板，两个夹持板外侧均螺装水平导向杆，所述水平导向杆外端贯穿固定板，所述夹持板与固定板之间的水平导向杆套装有弹簧，所述试样加载板下端面两侧对称固定安装竖直导向杆，所述夹持板内侧中部开设有滑槽，所述竖直导向杆滑动安装滑槽内；为了满足在巴西劈裂试验中岩样夹持不偏心及变形测量，设计了全新的一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置及方法，通过弹簧式的反力结构，保证岩样始终受夹持不偏心且所受摩擦较小；通过测量岩样变形而非夹具外部变形，获得更真实的岩石变形行为。

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，特别是涉及一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置及方法。

背景技术

岩石材料具有抗压不抗拉的性能。地下工程开挖后，诸如片帮、岩爆等行为大多都是由于拉破坏导致。目前对于岩石拉破坏室内试验主要通过巴西劈裂试验实现。巴西劈裂试验在试验前对岩样的有效夹持是试验成功的关键。岩石夹持不当，容易使局部受力不均，达不到试验要求的效果。与此同时，目前对试验过程中圆盘试样的变形主要通过应变片测量获得。应变片获得的变形特征只能反映岩石局部变形特征，且贴片技术直接影响着测量效果的好坏。lvdt变形传感器变形测量逐渐也变得普及，虽然利用lvdt变形传感器可以获得岩石整体的变形特征，但是目前主要将lvdt变形传感器用于测量活塞位移从而获得圆盘试样变形，通过这种方法获得的变形明显高于岩石真实变形特征。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置及方法，实现同时测量岩石抗拉强度和在拉破坏过程中变形特征的能力，为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置，包括试样加载板、试样承载板与夹持板，所述试样承载板左端与右端固定安装有固定板，两个夹持板外侧均螺装水平导向杆，所述水平导向杆外端贯穿固定板，所述夹持板与固定板之间的水平导向杆套装有弹簧，所述试样加载板下端面两侧对称固定安装竖直导向杆，所述夹持板内侧中部开设有滑槽，所述竖直导向杆滑动安装滑槽内，所述试样加载板、试样承载板与夹持板的前表面均固定安装传感器底座，所述试样加载板前表面的传感器底座固定安装法向传感器，左侧所述的夹持板前表面的传感器底座固定安装切向传感器，所述试样承载板前表面的传感器固定座固定安装法向档杆，右侧夹持板前表面的传感器底座固定安装切向档杆，所述法向档杆上端接触法向传感器下端，所述切向档杆左端接触切向传感器右端。

所述试样加载板下表面与试样承载板上表面对称开设有弧形槽，所述试样加载板上表面固定安装球头，所述试样加载板前面左右对称螺装小螺栓，所述固定板外表面下端螺装大螺栓。

所述水平导向杆置于固定板外端长度大于滑槽水向平深度，所述竖直导向杆的长度小于夹持板高度。

所述的一种可测变形的巴西劈裂试验夹持装置的操作方法，包括如下步骤：

步骤一：将圆盘试样放置于试样承载台弧形槽内，并利用夹持板夹紧岩样；

步骤二：将试样加载板放置于圆盘试样上，且弧形槽一侧朝向试样，竖直导向杆刚好置于夹持板内侧的滑槽内；

步骤三：调节夹持板，保证圆盘试样处于加载中心位置，调节试样加载板，保证试样承载板和试样加载板夹持圆盘试样时，二者与圆盘试样接触点连成直径；

步骤四：调节切向传感器和切向档杆，使二者接触且保此水平；

步骤五：调节法向传感器和法向档杆，使二者接触且保此竖直；

步骤六：将固紧在一起的巴西劈裂试验装置放入真三轴试验机的压力室中；

步骤七：利用变形控或应力控，使试样加载板逐渐向下运动，并将力传至圆盘试样上，直至圆盘试样发生破坏，试验过程中，实时记录下圆盘试样所承受的应力和圆盘试样法向及切向的变形。