[发明专利]一种模拟拉压动力波作用下岩土体性能的试验设备及方法

说明书

本发明公开一种模拟拉压动力波作用下岩土体性能的试验设备及方法，包括：试验机本体、万向拉压夹具、下拉压夹具和试样工装；试样工装设置在万向拉压夹具和下拉压夹具之间。将试验机本体上的上拉压轴与万向拉压夹具通过螺纹连接，下拉压轴与下拉压夹具通过螺纹连接；调整试验机本体横梁位置，在上拉压座的底面和连接板的顶面中心分别开设的对准槽内放置拉杆，施加载荷200kN，锁紧上锁紧螺母和下锁紧螺母，锁紧后拆除拉杆；将制备好的试样工装与万向拉压夹具和下拉压夹具通过螺钉连接；安装变形传感器；预加载拉力1kN，拧紧球铰锁紧螺钉，消除缝隙；进行试验，收集数据。

技术领域

本发明涉及岩石力学实验技术领域，特别是涉及一种模拟拉压动力波作用下岩土体性能的试验设备及方法。

背景技术

纵波和横波是地震波或爆破等动力荷载常见的两种波形。其中横波的传播方向与质点运动方向垂直，表现为剪切荷载，而纵波的传播方向与质点运动方向相同，为拉压荷载。纵波在介质中传播速度更快，通过拉压循环荷载使得岩体或构筑物中先发生初始损伤，很多地震中的岩体由于受到纵波的拉压作用发生初步损伤，随后受横波的剪切作用发生失稳破坏，因此，模拟纵波拉压荷载作用下岩土体的力学性能非常重要。

岩石力学关于模拟地震荷载的试验仪器，在同一次试验施加纵波的拉压荷载时，均难以同时施加拉应力和压应力，大部分只能施加变化的压应力，而把拉应力部分的波形消除，有的也可施加变化的拉应力。其关键的难点是在试验过程中如果拉压荷载循环出现，难以保证上下压块同心，造成试验的失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟拉压动力波作用下岩土体性能的试验设备及方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种模拟拉压动力波作用下岩土体性能的试验设备，包括：试验机本体、万向拉压夹具、下拉压夹具和试样工装；

所述试验机本体顶部设置有上拉压轴，所述试验机本体底部设置有下拉压轴；

所述万向拉压夹具与所述上拉压轴连接，所述下拉压夹具与所述下拉压轴连接；所述试样工装设置在所述万向拉压夹具和所述下拉压夹具之间。

优选的，所述万向拉压夹具包括上拉压头、上锁紧螺母、关节轴承、压盖、连接轴和上拉压座；

所述上拉压头顶部与所述上拉压轴通过螺纹连接，所述上锁紧螺母与所述上拉压头顶部通过螺纹连接，所述连接轴贯穿所述上拉压头和所述上拉压座；所述关节轴承嵌设在所述上拉压头底部，所述压盖侧面与所述上拉压头底部侧面通过螺栓连接，所述关节轴承设置在压盖与所述上拉压头之间，所述关节轴承与所述压盖套设在所述连接轴上，所述试样工装的顶面与所述上拉压座底面通过螺栓连接。

优选的，所述上拉压头包括上螺纹柱、第一卡接板、轴承槽和限位槽；

所述上螺纹柱与所述上拉压轴通过螺纹连接，所述上锁紧螺母与所述上螺纹柱通过螺纹连接，所述第一卡接板与所述上螺纹柱底面固接；所述第一卡接板侧面开设有所述轴承槽，所述关节轴承设置在所述轴承槽内，所述轴承槽槽口处开设有所述限位槽，所述压盖设置在所述限位槽内，且所述压盖与所述限位槽通过螺栓连接。

优选的，所述上拉压座包括压板和第二卡接板；

所述第二卡接板设置有两个，且相互平行设置在所述压板的顶面，所述第二卡接板的底面与所述压板顶面固接，所述第一卡接板的两侧面分别与两所述第二卡接板侧面抵接；所述连接轴贯穿所述第一卡接板和所述第二卡接板；所述试样工装的顶面与所述压板底面固接。

优选的，所述第一卡接板的底面和所述第二卡接板的顶面均开设有缝隙，所述缝隙将所述第一卡接板的底部和所述第二卡接板的顶部分为两部分，所述第一卡接板的底部和所述第二卡接板的顶部通过球铰锁紧螺钉连接。

优选的，所述下拉压夹具包括下拉压头和下锁紧螺母；