一种固支岩梁弯曲试验装置及其试验方法，包括底座和设置在底座上的一个或两个支撑架，支撑架包括一侧面敞口的矩形箱体结构，支撑架内中部设有承载台，支撑架上部设有可上下移动的夹持机构，夹持机构与承载台之间形成用于放置岩石试件的矩形腔。本发明专利技术能够实现在岩石试件弯曲试验中提供固支约束条件，更符合实际工程中岩层断裂期间的端部约束特征，本发明专利技术功能多样，能够实现悬臂岩梁、两端固支岩梁、一端固支一端简支岩梁以及两端简支岩梁等不同约束条件岩梁的弯曲断裂试验；本发明专利技术结构简单、可操作性强，既适用于岩石力学试验也适用于力学实验教学。实验教学。实验教学。
【技术实现步骤摘要】
一种固支岩梁弯曲试验装置及其试验方法
[0001]本专利技术属于材料力学性能测试与表征
，具体涉及一种固支岩梁弯曲试验装置及其试验方法 。
技术介绍
[0002]煤层开采形成采空区，采空区面积增大会引起上覆的坚硬岩层发生断裂，释放大量能量并产生震动，能够诱发矿震，对煤矿井下作业人员及设备安全产生影响。通过实验室岩石弯曲试验可以获得岩石的抗弯曲力学参数、断裂力学特征及能量释放特征，对于研究煤矿坚硬顶板断裂具有重要的价值。现有的岩石弯曲试验装置通常是在岩石试件下方放置承压棒，并在岩石上方放置加载棒进行加载，其约束条件属于简支约束，与煤矿实际工程中的坚硬顶板岩层固支约束条件不一致，无法准确地反映坚硬顶板岩层的真实断裂特征。
技术实现思路
[0003]本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、功能多样、具备不同约束方式、模拟更加真实的固支岩梁弯曲试验装置及其试验方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种固支岩梁弯曲试验装置，包括底座和设置在底座上的一个或两个支撑架，支撑架包括一侧面敞口的矩形箱体结构，支撑架内中部设有承载台，支撑架上部设有可上下移动的夹持机构，夹持机构与承载台之间形成用于放置岩石试件的矩形腔。
[0005]底座为长度方向沿左右方向水平设置且长槽敞口朝上的槽钢，底座前侧板沿长度方向开设有一条导向孔，支撑架下部设置在底座的长槽内，支撑架下侧部固定设有位于长槽内的肋板支架。
[0006]肋板支架在邻近导向孔一侧设有与导向孔对应的螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有穿过导向孔的定位螺栓。
[0007]夹持机构包括升降螺栓、压板和紧固螺母，升降螺栓竖向设置，升降螺栓与支撑架的顶板螺纹连接，压板水平设在支撑架内部，升降螺栓下端与压板上表面转动连接，紧固螺母螺纹连接在升降螺栓上并与支撑架顶部压接。
[0008]支撑架内部在承载台下方固定设有承载支架。
[0009]一种固支岩梁弯曲试验装置的试验方法，底座上设置一个支撑架时，将岩石试件夹持在承载台与压板之间，模拟悬臂岩梁受力弯曲加载试验；底座上设置两个左右对称布置的支撑架，两个支撑架的敞口侧左右相对布置，岩石试件左右两端分别放置两个支撑架的承载台上，模拟岩梁两端受约束时受力弯曲加载试验。
[0010]模拟悬臂岩梁受力弯曲加载试验的具体步骤为：（1）根据试验方案确定岩石试件尺寸，并在实验室内加工长方体岩石试件，保证切割面平整；（2）将试验装置放置于伺服试验机的试验台，由伺服试验机来提供试验所需的垂
直加载力；（3）将岩石试件的一端端部放置于承载台上，拧动升降螺栓使压板向下移动对岩石试件上表面施加较大的接触力，并拧紧紧固螺母使其固定；（4）推动支撑架在底座的长槽中移动，使岩石试件悬臂部分的端部恰好处于伺服试验机加载压头的正下方，拧紧定位螺栓，使支撑架固定于底座，防止试验中支撑架发生位置移动；（5）监测传感器选择伺服试验机自带的力传感器和位移传感器，用来获取岩石试件弯曲加载过程中的变形及受力参数；（6）计算机控制伺服试验机对岩石试件进行加载，加载方式为位移加载，加载速度设定为0.25mm/min，加载的同时进行试验数据采集；（7）直到岩石试件断裂后试验结束，数据保存、处理，分析岩石试件断裂力学特征及变形和应力参数。
[0011]模拟岩梁两端受约束时受力弯曲加载试验的具体步骤为：（1）根据试验方案确定岩石试件尺寸，并在实验室内加工长方体岩石试件，保证切割面平整；（2）将试验装置放置于伺服试验机的试验台，由伺服试验机来提供试验所需的加载力；（3）在底座的长槽内左右对称布置2个支撑架，将2块岩石试件叠放，形成层状岩石试件；岩石试件两端部分别放置于左右两侧的承载台上，拧动升降螺栓使压板对岩石试件上表面施加较大的接触力，并拧紧紧固螺母分别使升降螺栓固定，两端被固定部分的岩石试件长度均为50mm，剩余的300mm长度位于两支撑架之间，形成两端固支岩梁；（4）推动两个支撑架在底座的长槽中移动，使层状岩石试件中部恰好处于伺服试验机加载压头的正下方，拧紧定位螺栓，使两个支撑架固定于底座，防止试验中支撑架发生位置移动；（5）监测传感器选择伺服试验机自带的力传感器和位移传感器，用来获取岩石试件弯曲加载过程中的变形及受力参数。
[0012]（6）计算机控制伺服试验机对岩石试件进行加载，加载方式为位移加载，加载速度设定为0.25mm/min，加载的同时进行试验数据采集。
[0013]（7）直到岩石试件断裂后试验结束，数据保存、处理，分析岩石试件断裂力学特征及变形和应力参数。
[0014]采用上述技术方案，本专利技术的各部件具有以下有益效果：底座的尺寸参数优选为：长度400mm、宽度为70mm、高度为20mm，长槽深度为10mm，通过调节定位螺栓松紧实现支撑架与底座的相对位置的调节与固定。
[0015]支撑架的尺寸参数长度为60mm、宽度为60mm、高度为250mm，采用高强钢材焊接而成，为刚体结构，左侧板（右侧板）与顶边壁厚10mm，前后侧板壁厚5mm。
[0016]肋板支架的单个肋板厚度10mm，焊接固定于支撑架右侧下部或左侧下部，与支撑架形成一体式结构，增强支撑架的稳定性和承载强度。
[0017]综上所述，本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术能够实现在岩石试件弯曲试验中提供固支约束条件，更符合实际工程
中岩层断裂期间的端部约束特征。
[0018]（2）本专利技术功能多样，能够实现悬臂岩梁、两端固支岩梁、一端固支一端简支岩梁以及两端简支岩梁等不同约束条件岩梁的弯曲断裂试验。
[0019]（3）本专利技术结构简单、可操作性强，既适用于岩石力学试验也适用于力学实验教学。
附图说明
[0020]图1为本专利技术试验装置的三维结构示意图。
[0021]图2为本专利技术试验装置在进行悬臂岩梁弯曲试验时的状态示意图。
[0022]图3为本专利技术试验装置在进行两端固支岩梁弯曲试验状态示意图。
[0023]图中附图标记分别为：1—底座，101—定位螺栓，102—导向孔，2—支撑架，3—升降螺栓，4—压板，5—紧固螺母，6—承载台，7—肋板支架，8—岩石试件。
具体实施方式
[0024]如图1所示，本专利技术的一种固支岩梁弯曲试验装置，包括底座1和设置在底座1上的一个或两个支撑架2，支撑架2包括一侧面敞口的矩形箱体结构，支撑架2内中部设有承载台6，支撑架2上部设有可上下移动的夹持机构，夹持机构与承载台6之间形成用于放置岩石试件8的矩形腔。
[0025]底座1为长度方向沿左右方向水平设置且长槽敞口朝上的槽钢，底座1前侧板沿长度方向开设有一条导向孔102，支撑架2下部设置在底座1的长槽内，支撑架2下侧部固定设有位于长槽内的肋板支架7。
[0026]肋板支架7在邻近导向孔102一侧设有与导向孔102对应的螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有穿过导向孔102的定位螺栓101。
[0027]夹持机构包括升降螺栓3、压板4和紧固螺母5，升本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固支岩梁弯曲试验装置，其特征在于：包括底座和设置在底座上的一个或两个支撑架，支撑架包括一侧面敞口的矩形箱体结构，支撑架内中部设有承载台，支撑架上部设有可上下移动的夹持机构，夹持机构与承载台之间形成用于放置岩石试件的矩形腔。2.根据权利要求1所述的一种固支岩梁弯曲试验装置，其特征在于：底座为长度方向沿左右方向水平设置且长槽敞口朝上的槽钢，底座前侧板沿长度方向开设有一条导向孔，支撑架下部设置在底座的长槽内，支撑架下侧部固定设有位于长槽内的肋板支架。3.根据权利要求2所述的一种固支岩梁弯曲试验装置，其特征在于：肋板支架在邻近导向孔一侧设有与导向孔对应的螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有穿过导向孔的定位螺栓。4.根据权利要求3所述的一种固支岩梁弯曲试验装置，其特征在于：夹持机构包括升降螺栓、压板和紧固螺母，升降螺栓竖向设置，升降螺栓与支撑架的顶板螺纹连接，压板水平设在支撑架内部，升降螺栓下端与压板上表面转动连接，紧固螺母螺纹连接在升降螺栓上并与支撑架顶部压接。5.根据权利要求4所述的一种固支岩梁弯曲试验装置，其特征在于：支撑架内部在承载台下方固定设有承载支架。6.采用如权利要求5述的一种固支岩梁弯曲试验装置的试验方法，其特征在于：底座上设置一个支撑架时，将岩石试件夹持在承载台与压板之间，模拟悬臂岩梁受力弯曲加载试验；底座上设置两个左右对称布置的支撑架，两个支撑架的敞口侧左右相对布置，岩石试件左右两端分别放置两个支撑架的承载台上，模拟岩梁两端受约束时受力弯曲加载试验。7.根据如权利要求6述的一种固支岩梁弯曲试验装置的试验方法，其特征在于：模拟悬臂岩梁受力弯曲加载试验的具体步骤为：（1）根据试验方案确定岩石试件尺寸，并在实验室内加工长方体岩石试件，保证切割面平整；（2）将试验装置放置于伺服试验机的试验台，由伺服试验机来提供试验所需的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高学鹏，潘一山，王伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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