[发明专利]一种适用于类岩石材料I型和I-II复合型断裂试验的试样制备装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种适用于类岩石材料I型和I‑II复合型断裂试验的试样制备装置及其使用方法，该装置包括底座以及均安装在底座上的容器约束挡板、两块第一容器侧面挡板、第二容器侧面挡板和裂缝预制垫块。容器约束挡板为半圆形弧形板。两块第一容器侧面挡板布置在容器约束挡板开口处，裂缝预制垫块包括相连接的圆棒和主体板件，圆棒设置在两块第一容器侧面挡板之间，容器约束挡板、两块第一容器侧面挡板、圆棒和底座形成腔室S，主体板件位于腔室S内。第二容器侧面挡板和两块第一容器侧面挡板贴合并可拆卸连接到容器约束挡板的开口端。制备试样时，向腔室S内注入试样流体材料，待材料凝固后拆解装置取下试样。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种适用于类岩石材料I型和I-II复合型断裂试验的试样制备装置及其使用方法。

背景技术

随着岩土施工、矿山开采等各类工程问题日益复杂，人们对岩石破坏前发生的裂纹起裂、扩展过程方面的研究越来越关注。在应用岩石断裂力学解决工程实际问题时，准确测定表征岩石抵抗断裂能力的基本指标—断裂韧度至关重要。在测定岩石类材料抗裂性能方面，多采用国际岩石力学学会(ISRM)推荐了一种NSCB(notched semi-circular bend，直槽半圆弯曲)试样。在此基础上，研究人员发现通过调整预制裂纹倾角，可实现材料的I型和I-II复合型断裂。目前，该试验方法已成功应用于沥青混合料、矿物混合料、大理石、混凝土、石灰岩等材料的复合断裂性能测试。

对类岩石材料开展室内断裂特性及理论分析是国内外学者常采用的研究手段，相比岩体钻芯取样而言，类岩石材料(如石膏、砂浆和混凝土等)获取更方便、价格低廉，预制的试样具有尺寸一致、均质性好等优点。在对类岩石材料在进行裂纹预制时，通常借助切割机进行切缝，这种方式对仪器操作要求较高，难以保证平行试样的预制裂纹尺寸完全一致。此外，不可避免的对试样内部结构产生一定程度的扰动作用，且效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于类岩石材料I型和I-II复合型断裂试验的试样制备装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种适用于类岩石材料I型和I-II复合型断裂试验的试样制备装置，包括底座以及均安装在底座上的容器约束挡板、两块第一容器侧面挡板、第二容器侧面挡板和裂缝预制垫块。

所述底座水平设置，容器约束挡板为安装在底座上的半圆形弧形板。

所述第一容器侧面挡板和第二容器侧面挡板均为竖直设置的板状结构，两块第一容器侧面挡板位于同一竖直面上且间隔布置在容器约束挡板的开口处，第一容器侧面挡板与容器约束挡板的开口方向垂直。

所述裂缝预制垫块包括圆棒和主体板件，圆棒竖直设置，主体板件为竖直的板状结构并连接到圆棒上。

所述圆棒设置在两块第一容器侧面挡板之间且与两块第一容器侧面挡板抵紧，容器约束挡板、两块第一容器侧面挡板、圆棒和底座形成上端敞口且下端封闭的腔室S，主体板件位于腔室S内。

所述第二容器侧面挡板贴合在两块第一容器侧面挡板背离腔室S的一侧，第二容器侧面挡板和一块第一容器侧面挡板可拆卸连接到容器约束挡板的开口一端，第二容器侧面挡板和另一块第一容器侧面挡板可拆卸连接到容器约束挡板的开口另一端。

制备试样时，向所述腔室S内注入试样流体材料，待材料凝固后拆解装置取下试样。

进一步，所述容器约束挡板靠近其开口两端的外壁上均固定有连接板，连接板为竖直的矩形板，连接板的板面与容器约束挡板开口两端的端面齐平，两块第一容器侧面挡板分别与两块连接板贴合，若干螺丝穿过一块连接板、一块第一容器侧面挡板和第二容器侧面挡板将三者可拆卸连接，若干螺丝穿过另一块连接板、另一块第一容器侧面挡板和第二容器侧面挡板将三者可拆卸连接。

进一步，所述第一容器侧面挡板和第二容器侧面挡板均为矩形板。