本发明涉及岩石力学领域，具体是一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置。
背景技术：
在岩石工程中，很多岩石是在拉伸应力状态下发生破坏的。在岩石边坡工程中，在一定条件下，坡面的径向应力和坡顶面的切向应力可转为拉应力，坡缘附近的岩体容易被拉裂形成与坡面近于平行的拉裂面，使边坡逐步发生破坏。在地下工程中，围岩在巷道径向方向会产生拉应力，而在巷道切向方向和走向方向，围岩仍承受压应力。巷道径向方向的拉应力是引起围岩破裂甚至失稳的重要因素。岩石在围压作用下的拉伸力学性质的研究对边坡工程和地下工程的稳定性分析具有重要意义。
申请号为201611055843.7的发明专利公开了一种能适用于任意围压下岩石拉伸试验的装置，该装置在三轴试验机的压力作用下，通过装置内两构件的竖向移动，产生了对试样的拉力。该专利解决了现有技术实用性弱等问题，实现了在三轴试验机上进行任意围压作用下的岩石拉伸试验，但是在实验过程中，出现了如下几个问题：1将试样安装到岩石拉伸试验装置的过程中，拧紧螺栓易产生扭矩，损伤试样；2偏心调节能力弱，不能完全保证试样轴心受拉；3在围压作用下，油液会渗入试样中，影响试样性质，导致实验结果不准确。
针对上述问题，一种围压作用下岩石拉伸试验装置的拉头部分仍需要进一步改进。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头，其特征在于该试样拉头包括球窝粘结头、防水胶带、内六角螺栓、球形螺帽、球形螺栓、球窝盖板和热塑管；
所述球窝粘结头由两个直径不同的圆柱体构成；小直径圆柱体上端中心有一个半球空腔；所述球窝盖板为圆板状结构，其尺寸与球窝粘结头的小直径圆柱体相同，其下端面中心开有球缺空腔，上端面中心开有球窝盖板通孔，球缺空腔与球窝盖板通孔连通；所述球形螺栓由螺杆和球头连接构成；所述螺杆外表面有外螺纹，上端中心有一多边形孔；所述球形螺帽由六角螺帽和球缺连接构成；球形螺帽中心被球形螺帽螺纹孔贯通；
所述球窝粘结头的大直径圆柱体的下端面与岩石试样粘结；所述球形螺栓的螺杆依次穿过球窝盖板的球缺空腔和球窝盖板通孔，球头位于球窝盖板的球缺空腔中；所述球窝盖板的下端面通过内六角螺栓与球窝粘结头的小直径圆柱体上端面固定连接，进而将球形螺栓的球头固定于球缺空腔与半球空腔组成的空腔中，形成球绞结构；所述防水胶带紧密缠绕在球窝盖板外缘和球窝粘结头的小直径圆柱体外缘上，直至与球窝粘结头的大直径圆柱体平齐；所述热塑管包裹岩石试样、球窝粘结头和球窝盖板；螺杆穿入岩石拉伸试验装置中；球形螺帽通过球形螺帽螺纹孔与螺杆的外螺纹连接。
一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头的安装辅助装置，其特征在于该安装辅助装置包括固定板手和六角套筒扳手；
所述固定板手由相互垂直的固定手杆和方杆组成；方杆的截面与多边形孔的形状相同；
所述六角套筒扳手由旋转手杆和套筒组成；所述套筒的下端面中心开有六棱柱空腔，上端面中心开有六角套筒通孔；六角套筒通孔和六棱柱空腔连通；所述固定板手的方杆依次穿过套筒的六角套筒通孔和六棱柱空腔。
一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头的安装步骤，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、球窝粘结头的大直径圆柱体的下端面与岩石试样用高强度胶粘结；
步骤2、球形螺栓的螺杆穿过球窝盖板中心的球缺空腔和球窝盖板通孔后，将球形螺栓的球头放置于球窝粘结头的半球空腔中；
步骤3、球窝盖板的下端面通过内六角螺栓与球窝粘结头的小直径圆柱体上端面固定连接，进而将球形螺栓的球头固定于球缺空腔与半球空腔组成的空腔中，形成球绞结构；
步骤4、球形螺栓与球窝粘结头和球窝盖板形成球绞结构后，将球形螺栓的螺杆穿入岩石拉伸试验装置中，将球形螺帽旋上球形螺栓，用固定板手的方杆插入球形螺栓的多边形孔中，再将六角套筒扳手的套筒插入球形螺帽的六角螺帽中，手握固定板手的固定手杆使球形螺栓固定，手持六角套筒扳手的旋转手杆，旋紧球形螺帽；完成试样拉头在岩石拉伸试验装置上的安装。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
1、球窝粘结头、球窝盖板和球形螺栓形成球绞，在岩石拉伸试验装置的上下两端各增加了一个偏心调节结构，保证试样轴向受拉和试样中心受拉，提高实验准确性；
2、球窝粘结头、球窝盖板和球形螺栓形成球绞，在将球形螺帽旋上球形螺栓的过程中，球形螺栓可在球窝粘结头、球窝盖板形成的空腔内自由移动，有效避免了现有实验安装过程中产生的扭矩对岩石的破坏；
3、防水胶带紧密缠绕在球窝粘结头和球窝盖板组成的的小直径圆柱体上，利用防水胶带良好的密封性，有效防止高压油液从拉头两端渗入岩石试样；
4、由固定扳手和六角套筒扳手组成的安装辅助装置，可以方便快速地安装改进后的试样拉头，从而提高实验效率。
5、该试样拉头和安装辅助装置解决现有实验过程中存在的易产生扭矩、偏心调节能力弱、渗油等问题，从而提高实验的准确性。
附图说明
图1为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的岩石拉伸试验装置的整体结构示意图；
图2为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的试样拉头的整体结构示意图；
图3为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球窝粘结头轴测示意图；
图4为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球窝粘结头俯视示意图；
图5为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球窝粘结头剖面示意图；
图6为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球形螺帽轴测示意图；
图7为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球形螺帽俯视示意图；
图8为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球形螺帽剖面示意图；
图9为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球形螺栓轴测示意图；
图10为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球窝盖板轴测示意图；
图11为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球窝盖板俯视示意图；
图12为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的球窝盖板剖面示意图；
图13为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的安装辅助装置整体结构示意图；
图14为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的固定扳手轴测示意图；
图15为本发明围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头及其安装辅助装置一种实施例的六角套筒扳手轴测示意图；(图中：1、岩石拉伸试验装置；2、岩石试样；3、球窝粘结头；301、半球空腔；302、球窝粘结头螺纹孔；4、防水胶带；5、内六角螺栓；6、球形螺帽；601、六角螺帽；602、球形螺帽螺纹孔；603、球缺；7、球形螺栓；701、多边形孔；702、螺杆；703、球头；8、球窝盖板；801、球缺空腔；802、球窝盖板螺纹孔；803、球窝盖板通孔；9、热塑管；10、固定扳手；1001、固定手杆；1002、方杆；11、六角套筒扳手；1101、旋转手杆；1102、套筒；1103、六角套筒通孔；1104、六棱柱空腔；12、试验机加载头)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头(简称试样拉头，参见图2-12)，其特征在于该试样拉头包括球窝粘结头3、防水胶带4、内六角螺栓5、球形螺帽6、球形螺栓7、球窝盖板8和热塑管9；
所述球窝粘结头3由两个直径不同的圆柱体构成一个整体；小直径圆柱体上端中心有一个半球空腔301，半球空腔301周边均布球窝粘结头螺纹孔302；所述球窝盖板8为圆板状结构，其尺寸与球窝粘结头3的小直径圆柱体相同，其下端面中心开有球缺空腔801，上端面中心开有球窝盖板通孔803，球缺空腔801与球窝盖板通孔803连通；所述球窝盖板8四周均布球窝盖板螺纹孔802；所述球形螺栓7由螺杆702和球头703连接构成；所述螺杆702外表面有外螺纹，上端中心有一多边形孔701(本实施例为四角孔)；所述球形螺帽6由六角螺帽601和球缺603连接构成；球形螺帽6中间开有球形螺帽螺纹孔602；
所述球窝粘结头3的大直径圆柱体的下端面与岩石试样2用高强度胶粘结；所述球形螺栓7的螺杆702依次穿过球窝盖板8的球缺空腔801和球窝盖板通孔803，球头703位于球窝盖板8的球缺空腔801中；所述球窝盖板8的下端面通过内六角螺栓5与球窝粘结头3的小直径圆柱体上端面固定连接，进而将球形螺栓7的球头703固定于球缺空腔801与半球空腔301组成的空腔中，形成球绞结构；所述防水胶带4紧密缠绕在球窝盖板8外缘和球窝粘结头3的小直径圆柱体外缘上，直至与球窝粘结头3的大直径圆柱体平齐，起到防止高压油液浸入试样的作用；所述热塑管9包裹岩石试样2、球窝粘结头3和球窝盖板8，起到隔离油液和使岩石试样2周围均匀受压的作用；螺杆702穿入岩石拉伸试验装置1中；球形螺帽6通过球形螺帽螺纹孔602与螺杆702的外螺纹连接，进而固定球形螺栓7。
本发明同时提供了一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头的安装辅助装置(简称安装辅助装置，参见图13-15)，其特征在于该安装辅助装置包括固定板手10和六角套筒扳手11；
所述固定板手10由相互垂直的固定手杆1001和方杆1002组成；方杆1002的截面与多边形孔701的形状相同(本实施例中为正方形)；
所述六角套筒扳手11由旋转手杆1101和套筒1102组成；所述套筒1102的下端面中心开有六棱柱空腔1104，上端面中心开有六角套筒通孔1103；六角套筒通孔1103和六棱柱空腔1104连通；所述固定板手10的方杆1002依次穿过套筒1102的六角套筒通孔1103和六棱柱空腔1104；所述六角套筒扳手11能绕固定板手10的方杆1002自由旋转。
本发明还提供了一种围压作用下岩石拉伸试验的试样拉头的安装步骤，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、球窝粘结头3的大直径圆柱体的下端面与岩石试样2用高强度胶粘结；
步骤2、球形螺栓7的螺杆702穿过球窝盖板8中心的球缺空腔801和球窝盖板通孔803后，将球形螺栓7的球头703放置于球窝粘结头3的半球空腔301中；
步骤3、球窝盖板8的下端面通过内六角螺栓5与球窝粘结头3的小直径圆柱体上端面固定连接，进而将球形螺栓7的球头703固定于球缺空腔801与半球空腔301组成的空腔中，形成球绞结构；
步骤4、球形螺栓7与球窝粘结头3和球窝盖板8形成球绞结构后，将球形螺栓7的螺杆702穿入岩石拉伸试验装置1中，将球形螺帽6旋上球形螺栓7，用固定板手10的方杆1002插入球形螺栓7的多边形孔701中，再将六角套筒扳手11的套筒1102插入球形螺帽6的六角螺帽601中，手握固定板手10的固定手杆1001使球形螺栓7固定，手持六角套筒扳手11的旋转手杆1101，旋紧球形螺帽6；
步骤5、将防水胶带4紧密缠绕在球窝粘结头3的小直径圆柱体上，直至与大直径圆柱体平齐；用热塑管9包裹试样2、球窝粘结头3以及球窝盖板8；完成试样拉头在岩石拉伸试验装置1上的安装。
本发明未述及之处适用于现有技术。