一种岩石侧限抗压实验试样夹具及实验方法
【专利摘要】本发明公开了一种岩石侧限抗压实验试样夹具及实验方法，实验试样夹具包括底座、挡板、压块；底座上方布置的挡板为四个尺寸相同的挡板，挡板均设有加强板和螺栓通孔，挡板可通过螺栓与底座固连，实现试样侧限条件；挡板所围成的矩形空间上方设有长方体压块。将实验试样设在矩形空间内并施压，通过改变加载过程中挡板在底座上的布置形式，能有效实现岩石不同的侧限条件，以此判断地下工程煤岩体中的破坏情况。对指导建筑物和岩体的稳定性控制具有重要意义；其结构简单，操作容易，体积较小，成本较低，实验效果好。
【专利说明】一种岩石侧限抗压实验试样夹具及实验方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种试样夹具及实验方法，尤其是一种适用于岩石侧限条件下抗压强度实验的试样夹具及实验方法。
【背景技术】
[0002]地下工程岩体一般处于三向应力状态；诸如水坝、隧道、巷道、煤矿井下窄煤柱等，这些岩体的边界往往存在不对称的应力状态。掌握岩石在不同应力状态下的力学特性，对于建筑物和岩体的稳定性控制具有重要的意义，如煤矿井下沿空掘巷窄煤柱的留设需要在不同时期在两侧分别进行开挖及支护工作，掌握不同时期煤柱力学特性，能为巷道支护工作提供可靠依据，这就需要在实验室进行岩石单轴抗压实验。简单应力状态下的岩石抗压强度实验是单轴无侧限的；三轴应力状态下的岩石抗压强度实验一般是在侧面施加恒定的压力，不固定位移，而且是在侧面的两个方向上同时、成对地施加压力，系统复杂、实验成本闻。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、适用于岩石侧限抗压强度实验试样夹具及实验方法。
[0004]技术方案:本发明的岩石侧限抗压实验试样夹具，包括底座，底座上设有围成矩形空间的四个尺寸相同的挡板，挡板所围成的矩形空间上部设有挤压实验试样的长方体压块，挡板上均设有加强板，挡板的下部均设有螺栓通孔，所述的底座上设有分别与四个挡板的螺栓通孔相对应的阶梯螺栓通孔，阶梯螺栓通孔内设有穿过螺栓通孔的固定螺栓。
[0005]使用上述实验试样夹具的岩石侧限抗压实验方法，包括如下步骤:
a、首先预制两个正立方体岩石试样，规格与挡板所围成的矩形空间一致，将其中一块预制的岩石试样置于所述底座中央；
b、将四块所述挡板分别紧贴放置在岩石试样前后左右四面，并与底座固连；
C、将压块置于岩石试样正上方；
d、通过材料实验机对压块上部施加载荷，当达到设定载荷即停止继续加载，并保持设定载荷；
e、移除四块挡板中的一块挡板后，继续施加加载；
f、当岩石试样破坏后，停止加载，记录此时岩石试样破坏时的载荷；
g、观察并记录岩体破坏形式，计算岩石试样在三面侧限时的抗压强度，并与地下工程岩体地质信息参数进行类比，以此判断地下工程煤岩体中煤矿巷道开挖后围岩的破坏情况；
h、取出已破坏的岩石试样,将预制的另一块正立方体岩石试样置于所述底座中央，重复步骤b、C、d ;
1、移除四块挡板中相对的两块挡板后，继续施加加载，直至岩石试样破坏，并通过材料实验机记录破坏时的载荷；
j、观察并记录岩体破坏形式，计算岩石试样在两面侧限时的抗压强度，并与地下工程岩体地质信息参数进行类比，以此判断地下工程煤岩体中沿空掘巷窄煤柱的破坏情况。
[0006]有益效果:由于采用了上述技术方案，本发明通过简单的装置对试样进行模拟实验，操作简便；试样夹具可通过改变加载过程中挡板固连于底座的布置形式，实现岩石试样一面侧限、两面侧限等不同的侧限形式，功能多样；通过测得不同侧限条件下岩石试样的抗压强度与工程岩体类比，以此判断地下工程煤岩体中的破坏情况，对指导建筑物和岩体的稳定性控制具有重要意义；本试样夹具结构简单，操作容易，体积较小，成本较低，实验效果好，在本【技术领域】内具有广泛的实用性。
[0007]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明的主视图。
[0008]图2为本发明的侧视图。
[0009]图3为本发明的挡板正视图。
[0010]图4为本发明的底座正视图。
[0011]图5为本发明的压块俯视图。
[0012]图中:1 一底座,2—挡板,3—压块,4 一加强板,5—螺栓通孔,6—阶梯螺栓通孔。【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明:
本发明的岩石侧限抗压实验试样夹具，主要由底座1、挡板2、压块3构成；挡板2为四个尺寸相同的挡板，设在底座I上，围成可放置实验试样的矩形空间模子，挡板2通过螺栓与底座I固连，实现试样的侧限条件；挡板2所围成的矩形空间上部设有挤压实验试样的长方体压块3，挡板2上均设有加强板4，挡板2的下部均设有螺栓通孔5，所述的底座I上设有分别与四个挡板2的螺栓通孔5相对应的阶梯螺栓通孔6，阶梯螺栓通孔6内设有穿过螺栓通孔5的固定螺栓。
[0014]使用上述实验试样夹具的岩石侧限抗压实验方法:
首先预制两个正立方体岩石试样，规格与挡板2所围成的矩形空间一致，将其中一块预制的岩石试样置于所述底座I中央；将四块所述挡板2分别紧贴放置在岩石试样前后左右四面，用螺栓与底座I固连；将压块3置于岩石试样正上方；通过材料实验机对压块3上部缓慢施加载荷，当达到设定载荷即停止继续加载，并保持设定载荷；移除四块挡板2中的一块挡板后，继续缓慢加载；当岩石试样破坏后，停止加载，记录此时岩石试样破坏的载荷；观察并记录岩体破坏形式，计算岩石试样在三面侧限时的抗压强度，并与地下工程岩体地质信息参数进行类比，以此判断地下工程煤岩体中煤矿巷道开挖后围岩的破坏情况；
将夹具中已破坏的岩石试样取出，将预制的另一块正立方体岩石试样置于所述底座I中央；将四块所述挡板2分别紧贴放置在岩石试样前后左右四面，并与底座I固连；将压块3置于岩石试样正上方；通过材料实验机对压块3上部缓慢施加载荷，当达到设定载荷即停止继续加载，并保持设定载荷；移除四块挡板2中相对的两块挡板后，继续缓慢加载，直至岩石试样破坏；观察并记录岩体破坏形式，并通过材料实验机记录破坏载荷，计算岩石试样在两面侧限时的抗压强度，并与地下工程岩体地质信息参数进行类比，以此判断地下工程煤岩体中沿空掘巷窄煤柱的破坏情况。
【权利要求】
1.一种岩石侧限抗压实验试样夹具，其特征在于:它包括底座(I)，底座(I)上设有围成矩形空间的四个尺寸相同的挡板(2)，挡板(2)所围成的矩形空间上部设有挤压实验试样的长方体压块(3)，挡板(2)上均设有加强板(4)，挡板(2)的下部均设有螺栓通孔(5)，所述的底座(I)上设有分别与四个挡板(2)的螺栓通孔(5)相对应的阶梯螺栓通孔(6)阶梯螺栓通孔(6)内设有穿过螺栓通孔(5)的固定螺栓。
2.一种使用权利要求1所述实验试样夹具的岩石侧限抗压实验方法，其特征在于，包括如下步骤: a、首先预制两个正立方体岩石试样，规格与挡板(2)所围成的矩形空间一致，将其中一块预制的岩石试样置于所述底座(I)中央； b、将四块所述挡板(2)分别紧贴放置在岩石试样前后左右四面，并与底座(I)固连； C、将压块(3)置于岩石试样正上方； d、通过材料实验机对压块(3)上部施加载荷，当达到设定载荷即停止继续加载，并保持设定载荷； e、移除四块挡板(2)中的一块挡板后，继续施加加载； f、当岩石试样破坏后，停止加载，记录此时岩石试样破坏时的载荷； g、观察并记录岩体破坏形式，计算岩石试样在三面侧限时的抗压强度，并与地下工程岩体地质信息参数进行类比，以此判断地下工程煤岩体中煤矿巷道开挖后围岩的破坏情况； h、取出已破坏的岩石试样，将预制的另一块正立方体岩石试样置于所述底座(I)中央，重复步骤b、c、d ; i、移除四块挡板(2)中相对的两块挡板后，继续施加加载，直至岩石试样破坏，并通过材料实验机记录破坏时的载荷； j、观察并记录岩体破坏形式，计算岩石试样在两面侧限时的抗压强度，并与地下工程岩体地质信息参数进行类比，以此判断地下工程煤岩体中沿空掘巷窄煤柱的破坏情况。
【文档编号】G01N3/08GK103712852SQ201310742062
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】万志军, 张洪伟, 张源, 周长冰, 程敬义, 程晓磊 申请人:中国矿业大学