一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，它包括四块结构相同的半弧形封盖，所述半弧形封盖的弧形外壁面设置有连接耳，所述连接耳上加工有螺纹孔；所述四块半弧形封盖的外壁面都加工有摩擦槽结构；所述四块半弧形封盖之间相对连接布置，相对面的两块半弧形封盖之间通过可调螺栓机构相连，所述半弧形封盖的侧壁中心都加工有切口。解决层状软岩和松软泥岩在夹具下出现端面受压力不均匀作用而沿结构层面开裂的问题，同时也解决岩样与垫条接触处发生局部压碎问题。
【专利说明】
一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，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]岩石的抗拉强度是反映岩石力学性质的一个重要指标之一，也是岩石工程结构设计与安全稳定性分析中的一个控制参数。目前测定岩石的抗拉强度方法主要有直接拉伸试验与间接拉伸试验两种。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石的抗拉强度，巴西劈裂试验法是目前国际上测试岩样抗拉强度的标准方法之一，由于巴西劈裂法的试件受力状态符合理论分析，能够准确地计算出岩石的抗拉强度，因此被广泛采用。但对于层状的软岩和松软的泥岩等来说，用巴西劈裂法就无法准确地测出岩样的抗拉强度，因为在测试该类岩石的抗拉强度时，上下压条压入被测试件的内部。此夕卜，在使用专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》的夹具试验过程中出现了端面受压力不均匀作用而沿结构层面破裂的问题，针对这个问题，本发明基于巴西劈裂的基本原理和专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》的夹具的基础上，设计出了一种新的试验辅助夹具，避免了在使用专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》(授权告号CN204594801U)的夹具试验过程中出现了端面受压力不均匀作用而沿结构层面破裂的问题，使岩样受压端面受力均匀与使用橡胶的柔软作用保护了岩样端面的整体性，防止软岩受压力而破裂，更加有效的降低了由于层状结构面与岩样的松软性产生对试验的影响，使得试验测得抗拉强度更加接近岩样实际抗拉强度。
【实用新型内容】
[0003]本试验辅助夹具主要用于解决层状软岩和松软泥岩在专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》(授权告号CN204594801U)的夹具下出现端面受压力不均匀作用而沿结构层面开裂的问题，同时也解决岩样与垫条接触处发生局部压碎问题。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的设计方案是:一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，它包括四块结构相同的半弧形封盖，所述半弧形封盖的弧形外壁面设置有连接耳，所述连接耳上加工有螺纹孔;所述四块半弧形封盖的外壁面都加工有摩擦槽结构;所述四块半弧形封盖之间相对连接布置，相对面的两块半弧形封盖之间通过可调螺栓机构相连，所述半弧形封盖的侧壁中心都加工有切口。
[0005]所述半弧形封盖的内壁面设置有橡胶层。
[0006]所述可调螺栓机构包括下螺纹柱，下螺纹柱上设置有小螺纹柱，小螺纹柱和上螺纹套构成螺纹配合连接，下螺纹柱和上螺纹套连接之后同时与连接耳的螺纹孔相配合连接，在上螺纹套的末端连接有上螺母，在下螺纹柱的末端连接有下螺母。
[0007]所述四块结构相同的半弧形封盖组合之后，其四个连接耳呈对称结构设置。
[0008]所述半弧形封盖的厚度取值范围为3-8_，侧壁高度取值范围为13-18_。
[0009]本实用新型有如下有益效果:
[0010]在使用时，将加工好的试样通过粘结剂与半弧形封盖内壁橡胶层粘结，并用可调螺栓机构穿过上下半弧形封盖的连接耳，调节上螺纹套和下螺纹柱可旋转螺栓使之密闭贴合，使用上螺母和下螺母锁紧固定，然后将辅助夹具放进专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》(授权告号CN204594801U)的夹具中，并将整个装置放置于试验仪器内部进行加载，通过楔块产生挤压力，将半弧形封盖向两侧张开，同时半弧形封盖对试样产生拉伸应力，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】
[0011 ]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0012]图1为本实用新型夹具整体试验示意图。
[0013]图2为本实用新型半弧形封盖结构示意图。
[0014]图3为本实用新型上螺纹套和下螺纹柱配合结构示意图。
[0015]图4为本实用新型上螺纹套结构示意图。
[0016]图5为本实用新型下螺纹柱结构示意图。
[0017]图中:摩擦槽结构1、半弧形封盖2、连接耳3、上螺母4、上螺纹套5、下螺纹柱6、下螺母7、岩样8、切口 9、橡胶层1、小螺纹柱11。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0019]参见图1-5，一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，它包括四块结构相同的半弧形封盖2，所述半弧形封盖2的弧形外壁面设置有连接耳3，所述连接耳3上加工有螺纹孔;所述四块半弧形封盖2的外壁面都加工有摩擦槽结构I;所述四块半弧形封盖2之间相对连接布置，相对面的两块半弧形封盖2之间通过可调螺栓机构相连，所述半弧形封盖2的侧壁中心都加工有切口 9。
[0020]进一步的，所述半弧形封盖2的内壁面设置有橡胶层10。
[0021]进一步的，通过橡胶层10能够保护软岩，起到缓冲作用，使得岩样受压端面受力均匀与使用橡胶的柔软作用保护了岩样端面的整体性，防止软岩受封盖压力而破裂。
[0022]进一步的，所述可调螺栓机构包括下螺纹柱6，下螺纹柱6上设置有小螺纹柱11，小螺纹柱11和上螺纹套5构成螺纹配合连接，下螺纹柱6和上螺纹套5连接之后同时与连接耳3的螺纹孔相配合连接，在上螺纹套5的末端连接有上螺母4，在下螺纹柱6的末端连接有下螺母7。通过旋转上螺纹套5能够调节整个可调螺栓的长度进而能够适应不同的岩样高度。
[0023]进一步的，所述四块结构相同的半弧形封盖2组合之后，其四个连接耳3呈对称结构设置。
[0024]进一步的，所述四块结构相同的半弧形封盖2的橡胶层10通过AB胶混合液对岩样8进行密闭贴合。
[0025]在本实施例中:
[0026]所述半弧形封盖2的封盖和侧壁厚度取值范围为3?8mm，圆弧内直径为56mm，侧面侦_高度取值范围为13?18mm，连接耳3高度为10mm。
[0027]所述可调螺栓机构的下螺纹柱6直径为16mm，小螺纹柱11的直径为8_。
[0028]所述每块封盖内壁和岩样接触之间铺垫一层橡胶8，内置橡胶铺满封盖内测，厚度为 3mm。
[0029]所述每个半弧形封盖2侧面正中间有一个切口 9，开口长度为10mm，宽度为5mm。
[0030]本实用新型装置具体工作原理和工作过程为:
[0031]1、制备直径50mm，长40mm的圆柱体岩样2，将两个底面打磨光滑，各自在两个圆柱圆端面上用黑色记号笔标出一条直径线，用来对准两个封盖的直径边。
[0032]2、用清水将四块完全相同带封盖的半弧形封盖2内壁清理干净，并用吸水纸擦干。使用环氧树脂AB胶作为粘结剂均匀涂抹在半弧形封盖2的内壁，将橡胶层10铺垫于内壁压紧粘合风干;将标有直径线的岩样放置于该夹具中，使两边半弧形封盖2合拢对齐直径线，轻轻压紧封盖待风干。
[0033]3、将可调螺栓机构的四根螺栓依次从封盖下方的外置连接耳3的螺纹孔向上穿过上方螺纹孔，通过旋转螺栓来调节螺栓高度，使上下封盖连接起来，然后将螺母穿过螺栓两端，通过旋转螺母来固定上下封盖，使中间岩样更加贴合。
[0034]4、将岩样8与辅助夹具连结成的整体放进专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》(授权告号CN204594801U)的夹具中连结固定紧。将两个楔块分别卡入夹具的两个上、下楔口中，然后将其在RMT-150C试验仪器上安置好。
[0035]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，使专利《一种巴西圆盘端面劈裂试验夹具》(授权告号CN204594801U)的夹具中的长方形钢片向相反的方向发生位移，同时由于长方形钢片与圆弧形钢片封盖之间产生摩擦而带动半弧形封盖2—起发生相反方向的位移，由于挤压作用使得半弧形封盖2内壁的橡胶层10与试样之间的挤压力产生对试样方向相反的拉力，直到试样产生拉裂缝即试样破坏停止试验。
[0036]6、试验结束后，将整个夹具装置从试验仪上卸载下来，然后将夹具与试样分离。
[0037]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_； L一岩样厚度mm)计算岩石的抗拉强度。
[0038]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】
1.一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，其特征在于:它包括四块结构相同的半弧形封盖(2)，所述半弧形封盖(2)的弧形外壁面设置有连接耳(3)，所述连接耳(3)上加工有螺纹孔;所述四块半弧形封盖(2)的外壁面都加工有摩擦槽结构(I);所述四块半弧形封盖(2)之间相对连接布置，相对面的两块半弧形封盖(2)之间通过可调螺栓机构相连，所述半弧形封盖(2)的侧壁中心都加工有切口(9)。2.根据权利要求1所述的一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，其特征在于:所述半弧形封盖(2)的内壁面设置有橡胶层(10)。3.根据权利要求1所述的一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，其特征在于:所述可调螺栓机构包括下螺纹柱(6)，下螺纹柱(6)上设置有小螺纹柱(11)，小螺纹柱(11)和上螺纹套(5)构成螺纹配合连接，下螺纹柱(6)和上螺纹套(5)连接之后同时与连接耳(3)的螺纹孔相配合连接，在上螺纹套(5)的末端连接有上螺母(4)，在下螺纹柱(6)的末端连接有下螺母(7 )。4.根据权利要求1或2所述的一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，其特征在于:所述四块结构相同的半弧形封盖(2)组合之后，其四个连接耳(3)呈对称结构设置。5.根据权利要求1所述的一种主要适用于层状软岩巴西圆盘劈裂试验的辅助夹具，其特征在于:所述半弧形封盖(2)的厚度取值范围为3-8_，侧壁高度取值范围为13-18_。
【文档编号】G01N3/04GK205483803SQ201620251904
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】刘杰, 王连, 苑腾飞, 雷岚, 王飞, 高春雨, 彭麟显, 杨炫璇, 王晓嵩, 高俊书
【申请人】三峡大学