本发明专利技术公开了一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，属于岩板弯曲测试设备技术领域，包括支撑平台和荷载部件，还包括压紧部件和数据采集部件，压紧部件包括上压块、下压块、第一螺杆、第二螺杆、第一转轮和第二转轮；荷载部件包括荷载支架、接触块和配重片，荷载支架的两侧均开有竖向卡槽，接触块的两端分别连接有卡条，接触块上开有限位槽，配重片置于限位槽内，荷载支架与支撑平台滑动连接；数据采集部件包括磁性表座、电子百分表、数据采集仪和应变片，应变片与数据采集仪连接。本发明专利技术采用岩板悬臂式加载，针对反倾层状岩质坡体，极大的提高了其测试准确度，能够为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到岩板弯曲测试设备
，尤其涉及一种用于单层或多层复合岩板试样在悬臂式受力条件下的弯曲力学响应试验装置，适用于水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究。
技术介绍
在水电边坡工程中，对反倾层状岩质边坡稳定性的研究显得相当重要，尤其针对的具体问题是确定反倾层状岩质边坡折断面发育处的岩板抗拉力学性质。河谷下切形成高陡反倾斜坡、开挖形成反倾工程边坡等成坡过程中，卸荷回弹作用使浅表坡体中应力重分布，应力状态变得复杂，反倾坡体有着特殊的岩土体结构，其变形破坏多以倾倒的方式开始发展，与滑坡的变形破坏机理和过程有所不同。岩石材料在复杂应力组合条件下，主要的应力状态有拉、压和剪等方式，其破坏形式通常有拉坏、剪切破坏和少数情况下的塑性流动。除了岩石材料自身的性质，应力状态的组合决定着岩石材料以何种形式发生破坏，何种应力状态的组合达到极限状态，岩石材料的破坏便以哪种形式发生，如一般情况下岩石内部的拉张和剪切作用是同时存在的，拉应力达到抗拉极限便发生拉破坏，剪应力达到抗剪极限便发生剪切破坏。通过数值分析可知，在反倾层状结构坡体中，变形初始阶段拉应力容易首要控制岩板的破坏，因此，岩石抵抗拉应力的能力至关重要。现有测试抗拉强度的方法有巴西圆盘劈裂法、单轴拉伸法、三点弯曲法和四点弯曲法等，但这些测试方法与反倾坡体岩板中折断面处应力状态仍有所差异，而岩石材料的强度本质上是岩石材料破坏时的应力状态。反倾坡体中岩板折断面处更类似于悬臂式弯曲模型，就简化的悬臂式折断面处内部应力状态，在距弯曲中性面不同距离位置实际上也是不同的。均质坡体与反倾坡体数值分析对比发现，反倾坡体中最大剪应变限制发生在坡脚，不同于均质坡体中最大剪应变从坡脚沿圆弧贯通至坡顶，而且在反倾坡体中上部岩板的上侧边缘观察到拉屈服的发生，而这些位置是折断面极易发育的部位，反映出抗拉强度将在反倾坡体变形起始阶段起控制作用。公开号为CN202305311U，公开日为2012年07月04日的中国专利文献公开了一种岩石类材料矩形板弯曲试验加载装置，其特征在于，该装置主要由三部分组合而成：上部为能够实现集中加载的圆板；中部为螺栓连接钢板组成的加载架；下部为矩形钢板底座；还包括设置在加载架两端可转动的垫支座和带有螺母的四根螺栓。该专利文献公开的岩石类材料矩形板弯曲试验加载装置，能够实现均布荷载条件下，单一厚板、单一薄板、以及厚板与薄板多种组合形式的弯曲试验研究，也能够考虑矿山地质构造应力的作用，实现侧向加载，或进行深部采矿时，考虑不同侧向应力和垂直应力多种组合情况，进行各类矩形岩板的弯曲试验研究；但是，其应用的领域是矿山开发工程，进行的是浅部采空区顶板变形破坏过程与灾变机制研究，尤其针对的具体问题是如何合理确定下伏采空区顶板的安全隔离厚度，其采空区顶板岩板主要受水平应力与垂直应力的组合应力作用，其装置加载架两侧的钢板也设计为可进行侧向加载，加载圆钢板底部的钢球表明为加载为集中点荷载，钢球对准岩板形心，岩板两端放置在垫座上，表明该岩板受力方式为可有侧压限制的改进型三点式弯曲模型的加载，这种测试方式与反倾坡体岩板中折断面处应力状态仍有所差异，而岩石材料的强度本质上是岩石材料破坏时的应力状态，因此针对反倾层状岩质坡体，其测试准确度较低，不适宜水电边坡工程中对岩质边坡稳定性的研究。公开号为CN202330185U，公开日为2012年07月11日的中国专利文献公开了一种矩形岩板弯曲试验监测侧压力变化的加载装置，该装置主要由三部分组合而成：上部为能够实现集中加载的圆板；中部为螺栓连接钢板组成能够监测侧向力变化的加载架；下部为矩形钢板底座，其特征是：将加工好的厚岩板、薄岩板或其组合板，放置在加载架两端可转动的接触块上，通过调节四根螺栓的螺母，使加载架两侧钢板加紧试验岩板和双向压力盒。该专利文献公开的矩形岩板弯曲试验监测侧压力变化的加载装置，能够实现均布荷载条件下，单一厚板、单一薄板、以及厚板与薄板多种组合形式的弯曲试验，同时，能够监测岩板弯曲变形及破坏时侧向力的变化；但是，同样其应用的领域是矿山开发工程，进行的是浅部采空区顶板变形破坏过程与灾变机制研究，尤其针对的具体问题是如何合理确定下伏采空区顶板的安全隔离厚度，采用的仍然是改进型的三点式弯曲模型加载，对于反倾坡体岩板中折断面处应力状态仍有所差异，不适宜反倾层状岩质坡体的测试。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，本专利技术通过对岩板试样进行悬臂式加载，能够精确的找到弯曲中性面距岩板试样截面中轴线的距离，测试准确度高，进而通过计算能够获得岩板悬臂式受力条件下的抗拉力学参数，最终为水电边坡工程中对反倾层状岩质边坡稳定性的研究提供参考。本专利技术通过下述技术方案实现：一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台和荷载部件，其特征在于：还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台的中部设置有矩形开口，所述压紧部件包括上压块、下压块、第一螺杆、第二螺杆、第一转轮和第二转轮，下压块固定在支撑平台上，第一螺杆和第二螺杆分别贯穿上压块和下压块的两端，第一转轮和第二转轮分别设置在上压块的两端，第一转轮与第一螺杆通过螺纹连接，第二转轮与第二螺杆通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架、接触块和配重片，荷载支架的两侧均开有竖向卡槽，接触块的两端分别连接有贯穿竖向卡槽的卡条，所述接触块通过卡条卡接在荷载支架上，接触块上开有限位槽，配重片置于限位槽内，所述荷载支架与支撑平台滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座、电子百分表、数据采集仪和粘贴在岩板试样上的应变片，磁性表座的固定端吸附于支撑平台上，电子百分表固定在磁性表座的夹持端上，电子百分表的顶针触头与卡条接触，应变片通过导线与数据采集仪连接。所述上压块的中部开有凹槽，凹槽内置有配重块。所述配重片为中心开孔的圆形砝码，接触块的中心垂直连接有立杆，圆形砝码套在立杆上。所述接触块的下表面上粘接有橡胶条，橡胶条的大小与接触块的大小相适配。所述支撑平台上设置有刻度尺，刻度尺位于矩形开口长度方向上的两侧。所述支撑平台的长度方向上设置有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽分别位于矩形开口的两侧，荷载支架的底部分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块与第一滑槽滑动配合，第二滑块与第二滑槽滑动配合。所述荷载支架包括两个横截面呈L型的立架，两个立架对称布置在矩形开口的两侧。还包括计算机和与计算机连接的高速摄像机，高速摄像机，用于试验过程中高频率记录岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像，计算机，通过粒子成像监测软件在岩板试样最危险截面两侧区域内的连续多帧高清图像上寻找匹配中心点的位移和方向，获得岩板试样最危险截面两侧区域内的位移场以及裂纹的扩展。使用时，反时针旋转压紧部件上的第一转轮和第二转轮，第一转轮和第二转轮带动上压板向上移动，上压板和下压板之间的间隙变大，将岩板试样的一端放入间隙中，再顺时针旋转第一转轮和第二转轮，第一转轮和第二转轮带动上压板向下移动，上压板和下压板之间的间隙变小，直至夹紧岩板试样，岩板试样的这一端为岩板试样的固定约束端；将荷载部件的接触块沿荷载支架的竖向卡槽向下移动，直至接触块的下表面与岩板试样的另一端接触，岩板试样的这一端为竖直荷载加载端；然后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台(1)和荷载部件，其特征在于：还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台(1)的中部设置有矩形开口(2)，所述压紧部件包括上压块(3)、下压块(4)、第一螺杆(5)、第二螺杆(6)、第一转轮(7)和第二转轮(8)，下压块(4)固定在支撑平台(1)上，第一螺杆(5)和第二螺杆(6)分别贯穿上压块(3)和下压块(4)的两端，第一转轮(7)和第二转轮(8)分别设置在上压块(3)的两端，第一转轮(7)与第一螺杆(5)通过螺纹连接，第二转轮(8)与第二螺杆(6)通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架(9)、接触块(10)和配重片(11)，荷载支架(9)的两侧均开有竖向卡槽(12)，接触块(10)的两端分别连接有贯穿竖向卡槽(12)的卡条(13)，所述接触块(10)通过卡条(13)卡接在荷载支架(9)上，接触块(10)上开有限位槽(14)，配重片(11)置于限位槽(14)内，所述荷载支架(9)与支撑平台(1)滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座(15)、电子百分表(16)、数据采集仪(17)和粘贴在岩板试样上的应变片(18)，磁性表座(15)的固定端吸附于支撑平台(1)上，电子百分表(16)固定在磁性表座(15)的夹持端上，电子百分表(16)的顶针触头与卡条(13)接触，应变片(18)通过导线与数据采集仪(17)连接。...
【技术特征摘要】
1.一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，包括支撑平台(1)和荷载部件，其特征在于：还包括压紧部件和数据采集部件，所述支撑平台(1)的中部设置有矩形开口(2)，所述压紧部件包括上压块(3)、下压块(4)、第一螺杆(5)、第二螺杆(6)、第一转轮(7)和第二转轮(8)，下压块(4)固定在支撑平台(1)上，第一螺杆(5)和第二螺杆(6)分别贯穿上压块(3)和下压块(4)的两端，第一转轮(7)和第二转轮(8)分别设置在上压块(3)的两端，第一转轮(7)与第一螺杆(5)通过螺纹连接，第二转轮(8)与第二螺杆(6)通过螺纹连接；所述荷载部件包括荷载支架(9)、接触块(10)和配重片(11)，荷载支架(9)的两侧均开有竖向卡槽(12)，接触块(10)的两端分别连接有贯穿竖向卡槽(12)的卡条(13)，所述接触块(10)通过卡条(13)卡接在荷载支架(9)上，接触块(10)上开有限位槽(14)，配重片(11)置于限位槽(14)内，所述荷载支架(9)与支撑平台(1)滑动连接；所述数据采集部件包括磁性表座(15)、电子百分表(16)、数据采集仪(17)和粘贴在岩板试样上的应变片(18)，磁性表座(15)的固定端吸附于支撑平台(1)上，电子百分表(16)固定在磁性表座(15)的夹持端上，电子百分表(16)的顶针触头与卡条(13)接触，应变片(18)通过导线与数据采集仪(17)连接。2.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其特征在于：所述上压块(3)的中部开有凹槽(19)，凹槽(19)内置有配重块(20)。3.根据权利要求1所述的一种岩板试样悬臂式弯曲试验装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭洵，裴向军，母剑桥，张世殊，王东坡，唐皓，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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