一种岩石侧限压缩试验的试样夹具的制作方法

本实用新型涉及一种岩石力学与工程技术领域中，可用于进行岩石侧限压缩试验的试样夹具。尤其是能调节夹持空间以适应不同试样尺寸的侧限压缩试验夹具。

背景技术：

岩石力学室内试验一般包括单轴压缩、单轴拉伸和常规三轴压缩试验。然而，深部地下岩体往往处于三向受力状态，人工开挖洞室以后，应力重分布使得洞室围岩处于径向受力减小，切向应力集中的受力状态，围岩沿洞室轴线方向受约束且认为无应变。此类问题一般简化为平面应变问题。传统的单轴和常规三轴试验并不能反映岩体开挖后的实际应力状态，而采用真三轴试验机进行侧限压缩试验往往价格昂贵、成本高、试验操作系统复杂、成功率较低。当前的侧限压缩试验模具大多只能使用于尺寸单一的、或变化范围不大的岩石试件，无法研究试样尺寸的变化对其力学性能的影响，也就无法研究侧限压缩下试样的尺寸效应。

技术实现要素：

为了克服现有的侧限压缩试样夹具无法适应不同尺寸试样，从而无法进行试样尺寸效应研究的不足,本实用新型提供一种新的侧限压缩试样夹具，该夹具不仅安装方便，使用简单，而且能适应试样尺寸在5cm～20cm的大范围尺寸变化。足以用来进行正方体(或长方体)岩块试样在侧限压缩下的尺寸效应研究。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该夹具主要由两个相互嵌插的高强度、高刚度的约束体以及若干长螺栓组成。约束体A整体呈“L”型，竖板起到主要的侧向约束，底部横板是试件受压的主要承载部位。“L”型底座内钻有8个贯通底座宽度的螺纹孔以及一个“U”型凹槽。约束体B上部为规则立方体，下部分为钻有与约束体A同轴线螺纹孔的不规则形状，凸出扁长形插板。约束体A与约束体B通过插板与凹槽相互嵌插，并通过螺栓拧紧连接成为一个整体。当约束体B的插板插入到约束体A的凹槽最底部时，整体会形成5cm宽的夹持空间，此即最小的夹持空间；当约束体B的插板仅插入到约束体A底部凹槽内约5cm时，此时约束体B的夹持面恰位于约束体A底部横板的外边缘，整体会形成20cm宽的夹持空间，此即最大的夹持空间。由此，该夹具可以适应边长为5～20cm的正方体(或长方体)岩石试样的侧限压缩试验。

本实用新型的有益效果是，夹具结构简单，使用方便，强度与刚度高，变形小。仅采用一套夹具就可以完成不同尺寸岩石试件的侧限压缩试验，降低了试验成本，减少了资源浪费。可用于侧限压缩下岩石试样尺寸效应的研究。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是约束体A的主视图；

图2是约束体A的侧视图；

图3是约束体B的主视图；

图4是约束体B的侧视图；

图5是垫片与螺栓的组合体正视图；

图6是夹具各部件组合为整体，夹持空间最小(5cm)时的主视图；

图7是夹具各部件组合为整体，夹持空间最大(20cm)时的主视图；

图中1约束体A，2.约束体B，3.“U”形凹槽，4.螺纹钻孔，5.插板，6.螺栓，7.垫片

备注：图中3、4、5仅是1、2的局部结构，而非单独的实体结构。

具体实施方式

在岩石力学试验中，侧限压缩试验所用的岩石试件形状均为正方体或长方体，该夹具可适用边长5cm～20cm的正方体(或长方体)试件。以正方体岩石试件为例，首先，将试件置于约束体A1内约束竖板与底部横板相连的直角处；将约束体B2的插板5插入约束体A1的凹槽3内，并调节插入距离，直至约束体B2的夹持面与试件侧面相接触；将带有垫片7的螺栓6(共8个)依次拧进8个螺纹钻孔中，并将每个螺栓施加大致均匀的预紧力，以保证试件侧面与夹具的约束面完全接触。在侧限压缩试验的实施过程中，约束体A1和约束体B2是主要的侧向约束部件，其中约束体A1的底部横板又作为竖向受力的承载底座；凹槽3与插板5的相互配合可以实现不同的夹持空间，以适应不同的岩样尺寸；此外，侧板5主要承受弯矩，以保证约束体B2的稳定；螺栓6不仅是连接构件，也是侧向约束力的主要承载部件，承受较大的拉力，因此螺栓的直径设计为10mm，长度为250mm。