一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，主要应用于室内岩石力学试验，测量岩石的抗拉强度。
【背景技术】
[0002]目前用于测定岩石的抗拉参数主要有直接拉伸试验和间接拉伸试验两种方法。由于直接拉伸试验在操作中较难完成，通常采用间接拉伸试验方法测试岩样的抗拉强度。巴西劈裂试验是目前国际上测试岩样抗拉强度的标准方法之一，被广泛采用。但是随着研宄的不断深入，发现巴西劈裂试验本身存在较大误差，其试验假设与Griffith强度准则并不相符，岩石巴西试验检测抗拉强度是一个三维弹性力学问题，由分析可知试样端面中心处拉应力最大，但由于巴西劈裂试验中应力集中存在，满足不了从端面中心点起裂条件，而必然从端面的应力集中的加载点起裂，并且都相对较薄的岩样巴西劈裂对端面的损伤更大，所以测量结果并不能反映岩样的真实抗拉强度。此外，在专利《一种通过单个岩样测任意片理角度下岩石抗拉强度的试验方法》(专利号201410687741.1)中已经提到了采取圆柱形试样的端面作为劈裂面的竖向劈裂，并已证明较为准确。
【实用新型内容】
[0003]本试验夹具用于有别于传统径向巴西劈裂试验的端面劈裂，主要适用于软岩，且岩样厚度相对较小，使拉应力较为均匀地分布在岩样内部，避免了因垫条施加的线荷载处产生应力集中而使试样局部被压碎，试验的结果更加接近抗拉强度。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的设计方案是:一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，它包括四块完全相同的长方形钢片，长方形钢片的一边上加工有坡口，在长方形钢片的四角上加工有螺纹孔，两个长方形钢片的坡口相配合形成下楔口和上楔口，上下两长方形钢片通过螺栓相连，下楔口和上楔口之间设置有楔块。
[0005]所述楔块上加工有与下楔口和上楔口相配合的斜面。
[0006]所述长方形钢片与岩样接触的一侧表面加工有均匀布置纵横交错的切割槽。
[0007]所述楔块的截面形状为等腰梯形，上底边与斜边夹角范围为100° -110°。
[0008]本实用新型有如下有益效果:
[0009]在使用时，将加工好的试样放置于由四块长方形钢片组装而成的试验夹具中，并通过螺栓将夹具夹紧固定，然后将楔块分别设置在上楔口和下楔口之间，并将整个装置放置于仪器内部进行加载，通过楔块产生拉伸力，对试样进行劈裂拉伸试验。通过采集到的试验结果来计算岩石的抗拉强度。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0011]图1为本实用新型夹具整体试验示意图。
[0012]图2为本实用新型长方形钢片的结构示意图。
[0013]图3为本实用新型楔块的结构示意图。
[0014]图4为本实用新型上楔口与楔块配合关系示意图。
[0015]图5为本实用新型长方形钢片背面切割槽的机构示意图。
[0016]图中:下楔口 1、螺栓2、试样3、长方形钢片4、上楔口 5、楔块6、螺纹孔401、坡口402、切割槽403、斜面601。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0018]参见图1-5，一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，它包括四块完全相同的长方形钢片4，长方形钢片4的一边上加工有坡口 402，在长方形钢片4的四角上加工有螺纹孔401，两个长方形钢片4的坡口 402相配合形成下楔口 I和上楔口 5，上下两长方形钢片4通过螺栓2相连，下楔口 I和上楔口 5之间设置有楔块6。
[0019]优选的，所述楔块6上加工有与下楔口 I和上楔口 5相配合的斜面601，通过上述的配合结构能够其主要作用是沿着长方形钢片4上的楔口下压，使长方形钢片4产生水平相反方向的位移，从而给试样3提供一个水平拉力。
[0020]优选的，所述长方形钢片4与岩样接触的一侧表面加工有均匀布置纵横交错的切割槽403，用以增大与试样3的摩擦力，更均匀的将压力传递到岩样上。
[0021]优选的，所述楔块6的截面形状为等腰梯形，上底边与斜边夹角范围为100。 -110。。
[0022]在本实施例中:
[0023]优选的，所述楔块6的长度取值范围为70-90mm，底面为等腰梯形，两底边尺寸取值范围分别为2-3mm、3-5mm，斜边长度取值范围为6_10mm，底边与斜边夹角分别取值范围为 70° -80。UOO0 -110。。
[0024]优选的，所述长方形钢片4厚度取值范围12-20mm，长度取值范围70_90mm，宽度取值25mm，钢片的坡口边竖直高度为6mm，长方形钢片4的四个角相应位置有螺纹孔401。
[0025]本实用新型装置具体工作原理和工作过程为:
[0026]1、制备直径50mm，高2mm的圆柱体岩石试样3，将底面打磨光滑，在两个底面圆上用黑色标记笔各画出一条直径，以方便确定长方形钢片4的贴合位置。
[0027]2、用清水将长方形钢片4夹具内壁清理干净，并用吸水纸擦干。
[0028]3、将试样3固定在上下长方形钢片4之间，具体实施方法为:先将两长方形钢片4对接使下楔口 I朝下作为下底，再将试样3置于对接的两个长方形钢片4之上，所标记的直径与长方形钢片4之间的连接缝对齐。在底面长方形钢片4的8个螺纹孔401上旋紧螺栓2，并使其高度保持一致。再将另外两长方形钢片4沿着试样3上端面标记好的直径对接，使上楔口 5朝上，8根螺栓2穿过其螺纹孔401，将两长方形钢片4压放于试样3之上，螺栓2伸出长方形钢片4部分用螺母铆接，直到长方形钢片4将试样3压紧成为一个整体。
[0029]4、将夹具与试样3连结成的整体取出，将两个楔块6分别卡入夹具的下楔口 I和上楔口 5中，然后将其在RMT-150C试验仪器上安置好。
[0030]5、操作仪器开始试验，仪器压头施加竖直方向的压力，将上下两个楔块沿楔口压入，使长方形钢片4向相反方向发生位移，长方形钢片4通过与试样间的摩擦力对试样产生方向相反的拉力，直到试样产生拉裂缝即试样破坏停止试验。
[0031]6、用扳手工具将夹具与试样分离。
[0032]7、在计算机中导出本次试验的最大荷载P代入公式σ = 2P/JTDL (式中:σ—岩样抗拉强度MPa ;P—劈裂荷载值N ;D—岩样直径mm ;L—岩样厚度mm)计算岩石的抗拉强度。
[0033]结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。技术人员均可在不违背本实用新型的创新点及操作步骤，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。本实用新型的保护范围，应如本实用新型的权利要求书覆盖。
【主权项】
1.一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，其特征在于:它包括四块完全相同的长方形钢片(4)，长方形钢片(4)的一边上加工有坡口(402)，在长方形钢片(4)的四角上加工有螺纹孔(401),两个长方形钢片(4)的坡口(402)相配合形成下楔口( I)和上楔口(5)，上下两长方形钢片(4)通过螺栓(2)相连，下楔口( I)和上楔口(5)之间设置有楔块(6)。
2.根据权利要求1所述的一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，其特征在于:所述楔块(6)上加工有与下楔口(I)和上楔口(5)相配合的斜面(601)。
3.根据权利要求1所述的一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，其特征在于:所述长方形钢片(4)与岩样接触的一侧表面加工有均匀布置纵横交错的切割槽(403)。
4.根据权利要求1或2所述的一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，其特征在于:所述楔块(6)的截面形状为等腰梯形，上底边与斜边夹角范围为100° -110°。
【专利摘要】本实用新型涉及一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具，它包括四块完全相同的长方形钢片，长方形钢片的一边上加工有坡口，在长方形钢片的四角上加工有螺纹孔，两个长方形钢片的坡口相配合形成下楔口和上楔口，上下两长方形钢片通过螺栓相连，下楔口和上楔口之间设置有楔块。本试验夹具用于有别于传统径向巴西劈裂试验的端面劈裂，主要适用于软岩，且岩样厚度相对较小，使拉应力较为均匀地分布在岩样内部，避免了因垫条施加的线荷载处产生应力集中而使试样局部被压碎，试验的结果更加接近抗拉强度。
【IPC分类】G01N3-04
【公开号】CN204594801
【申请号】CN201520352958
【发明人】刘杰, 苑腾飞, 李建林, 虎义平, 秦勇, 颜溧洲, 于振民
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月28日