本发明专利技术公开了一种套筒粘接的岩石直接拉伸试验装置及试验方法，所述的试验装置包括相配套的套筒组件、粘结装置和拉伸定位装置；套筒与岩石试件的端面和部分侧面粘接，通过增大试件端部粘结面积有效提高试件端部的抗拉承载力，从而达到进行高强度岩石拉伸试验的目的。该试验装置构造简单、拆卸方便，试验方法简便，易于操作。试验装置及试验方法易于推广，应用前景广阔，经济效益显著。
Direct rock tension test device and test method for sleeve bonding
The invention discloses a rock direct tensile test apparatus and method for bonding a sleeve, test device comprises supporting sleeve assembly, bonding device and tensile test and positioning device; rock sleeve member end and side bonding, by increasing the ends of the specimen bonding area improve the end of tensile load stress, so as to achieve the purpose of high strength rock tensile test. The test device is simple in structure and easy to disassemble. The test method is simple and easy to operate. The test device and the test method are easy to popularize and have wide application prospects and remarkable economic benefits.
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，所述的试验装置包括相配套的套筒组件、粘结装置和拉伸定位装置；套筒与岩石试件的端面和部分侧面粘接，通过增大试件端部粘结面积有效提高试件端部的抗拉承载力，从而达到进行高强度岩石拉伸试验的目的。该试验装置构造简单、拆卸方便，试验方法简便，易于操作。试验装置及试验方法易于推广，应用前景广阔，经济效益显著。【专利说明】
本专利技术涉及一种岩石拉伸试验技术，尤其是。
技术介绍
众所周知，岩石在大多数情况下承受压应力而较少承受拉应力。因此，压缩和剪切应力状态受到重视，岩石力学特性的试验研究主要集中在压应力条件下岩石的力学响应，包括单轴、双轴和三轴压缩试验等；而对拉应力作用下岩石的力学特性研究相对较少。但是目前工程岩体中的应力状态常常很复杂，有些区域处于压应力状态，而有些区域则处于拉应力或拉剪应力状态；而且岩石类材料最显著的特点就是抗拉强度远小于抗压强度，所以岩体的破坏常常从拉应力区或拉剪应力区开始，出现拉破坏或拉剪破坏。因而研究拉应力作用下特别是单轴直接拉伸条件下岩石的力学特性具有重要的理论意义和工程应用价值。目前，岩石的抗拉强度通常采用巴西圆盘劈裂试验测得，但是巴西劈裂试验时，岩石试样的应力状态很复杂，与单轴拉伸时的应力状态相去甚远，导致测得的抗拉强度与真实值有较大差距，并不能真实反映岩石的力学性质，且无法获得岩石的拉应力-应变曲线。少数学者开展了岩石直接拉伸的试验研究，但是由于试验方法和配套装置的限制，目前还无法准确测试单轴拉伸条件下岩石的力学特性，如:抗拉强度、极限拉应变、拉应力-应变曲线等；对于高强度岩石(抗拉强度超过IOMPa)的直接拉伸试验更是无法开展。目前国内关于岩石直接拉伸试验的试验装置及试验方法的研究现状如下:(I)《金属矿山》1995年第3期介绍了一种命名为SX-1的夹持装置，该装置设有万向活接，能消除试件拉伸时的偏心，但是夹持装置直接与试件端部相连，易在夹持部位出现应力集中，导致试件端部出现破坏。(2)《中国矿业大学学报》1999年第3期介绍了一种直接单向拉伸的试验方法，该方法采用特殊形状的夹具和岩石试件，试件形状复杂、加工难度大，不易推广使用。(3)《工程勘察》2011年第4期介绍了一种岩石直接拉伸的试验装置，该装置上下均设置了转向机构，可以消除试验过程中的偏心，但是岩石试件需要与装置的上下拉头粘接，在粘接时无法保证试件与上下拉头严格对中。(4)《焦作工学院学报》(自然科学版)2004年第3期介绍了两种岩石直接拉伸的试验方法，一是利用伍德合金连接试件，二是用粘胶直接将试件粘接在试验机压头上。上述两种方法均将试件直接连接在试验机上，没有设置转向机构，试验过程中无法避免岩石试件偏心受拉。(5)《岩石力学与工程学报》2005年第3期介绍了一种岩石直接拉伸的试验方法，自行设计了拉-压转换器，用504高级万能粘胶将试件粘接在拉块上，岩石试件使用磨光机加工，但是没有设置转向机构，仍然不能完全消除偏心的影响。(6)《河南理工大学学报》2006年第4期介绍了一种可以加围压的直接拉伸的试验装置，该装置采用粘胶将试件与上下拉头粘接，但是没有设置转向机构，无法消除偏心的影响。(7)《岩土力学》2008年第I期介绍了一种可对同一岩石试样进行压缩和直接拉伸试验的试验装置，该试验装置在上下两端均设置了转向机构，可以消除偏心的影响；但是无法保证试件与上下拉头粘接时严格对中。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种套筒粘接的岩石拉伸试验装置及试验方法，该装置构造简单、操作方便、装卸容易，可用于精确测试高强度岩石的抗拉强度。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案:一种套筒粘接的岩石直接拉伸试验装置，包括相配套的套筒组件、粘结装置和拉伸定位装置，所述粘结装置包括底板以及平行设置且垂直固定于底板上的两根立柱，两根立柱上均套接有上下设置的上定位装置和下定位装置，且上、下定位装置均能沿立柱上下自由滑动，上、下定位装置连接两根立柱；上定位装置下端面的中心位置安装有用于夹紧岩石试件或套筒组件拉杆的三爪卡盘；下定位装置的中心位置设有与套筒组件的拉杆直径相等的定位圆孔，且该定位圆孔的圆心与三爪卡盘的中心同轴；底板上设有与下定位装置的定位圆孔相对应的控制粘胶厚度的胶厚调节螺栓。所述套筒组件包括拉杆、对开筒套、紧箍环和紧固螺栓，对开套筒外部通过紧箍环组成一环形套筒，且紧固螺栓一端旋入紧箍环顶在对开套筒上，拉杆一端通过丝扣局部旋入对开套筒，对开套筒内腔中剩余的部分形成与试件粘结的空间。所述上定位装置包括分别套在两根立柱上的限位筒、以及连接两限位筒的中间件，中间件上中间位置设有三爪卡盘，套筒上旋有紧固套筒的且端部顶在立柱上的限位螺栓。所述下定位装置包括分别套在两根立柱上的限位筒、以及连接两限位筒的中间件，中间件上中间位置设有用于使套筒组件的拉杆穿过的定位圆孔，套筒上旋有紧固套筒的且端部顶在立柱上的限位螺栓。一种利用套筒粘接的岩石直接拉伸试验装置的拉伸试验方法，步骤如下:I)将套筒拉杆、对开筒套组装起来，用紧箍环套住，并拧紧紧固螺栓；2)将组装完成的套筒拉杆穿过下定位装置的定位圆孔，套筒拉杆用底板上的胶厚调节螺栓托住；3)将上定位装置固定在双侧立柱的上半部分位置上，然后将岩石试件夹持固定在上定位装置的三爪卡盘中；4)将粘胶搅拌均匀，均匀涂抹在套筒的内壁；5)下移上定位装置，直至岩石试件插入套筒内部并与其内壁粘胶相接触，然后固定上定位装置；6)通过向上旋动胶厚调节螺栓控制试件粘胶的厚度，将多余的粘胶挤出；7)静置24h，将与套筒粘接完成的岩石试件从粘接装置中取出；8)重复步骤I)?6)，将岩石试件的另一端也与套筒粘接好；9)将粘接好试件的套筒与拉伸定位装置连接；首先将套筒拉杆与T型滑块相连，然后将连接T型滑槽的球铰连杆夹持在万能试验机的夹具上，调整试验机的拉伸空间，最后将与试件连接完成的T型滑块滑入T型滑槽内；先施加预紧力，然后以等应变或等应力的方式进行拉伸试验，逐级加载直至试件被拉断；10)岩石直接拉伸试验的同时，设置于拉伸试件上的测试传感器采集信号，传递给计算机，计算机会记录各类测试数据，最终测试获得岩石的抗拉强度。本专利技术包括相配合的套筒组件、粘接装置和拉伸定位装置。套筒组件主要由拉杆、对开筒套、紧箍环和紧固螺栓组成。对开筒套与拉杆通过丝扣连接，组成直径略大于50mm的圆柱体内部空间，考虑拉伸试验结束便于拆卸试件，将套筒设计成对开双瓣式。紧箍环的直径比对开筒套的外径略大，紧箍环作用:一是岩石试件粘接过程中固定对开筒套以免其与拉杆脱开；二是在岩石试件拉伸过程中限制对开筒套的侧向膨胀。套筒不仅与试件端面粘接也与其侧面部分粘接，可保证试件端部有足够粘接面积来能承受较大的抗拉承载力，并满足高强度岩石拉伸试验的需要。粘接装置主要由双侧立柱、底板、上定位装置、下定位装置和胶厚调节螺栓构成。双侧立柱使用精密机床加工以保证其光滑平直。底板的作用是支撑粘接装置的上部结构。立柱下端固定于底板上，立柱由上至下依次装配有上定位装置、下定位装置，底板上设置有控制粘胶厚度的胶厚调节螺栓。上定位装置的两端分别连接在两侧立柱上并且可沿立柱自由滑动，其中心位置安装有三爪卡盘，三爪卡盘为带有三个可同步移动的夹紧爪本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种套筒粘接的岩石直接拉伸试验装置，其特征是，包括相配套的套筒组件、粘结装置和拉伸定位装置，所述粘结装置包括底板以及平行设置且垂直固定于底板上的两根立柱，两根立柱上均套接有上下设置的上定位装置和下定位装置，且上、下定位装置均能沿立柱上下自由滑动，上、下定位装置连接于两根立柱上；上定位装置下端面的中心位置安装有用于夹紧岩石试件或套筒组件拉杆的三爪卡盘；下定位装置的中心位置设有与套筒组件的拉杆直径相等的定位圆孔，且该定位圆孔的圆心与三爪卡盘的中心同轴；底板上设有与下定位装置的定位圆孔相对应的控制粘胶厚度的胶厚调节螺栓。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张强勇，李术才，张绪涛，向文，袁圣渤，王超，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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