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原文传递一种层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置及测试方法

专利名称：	一种层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置及测试方法
摘要：	本发明公开了一种层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置及测试方法。该装置包括固定支座、反力架、限位板、滚轴装置、柔性垫层、配重砝码、连接件、螺杆、非接触位移计、水平导轨和非接触应变场测试设备。本装置可实现长时间的岩石类材料悬臂弯曲断裂蠕变试验研究，从而获得岩石及层状岩体的长期抗弯强度、变形破裂演化规律及断裂力学机理等，为工程岩体悬臂弯曲破坏长期稳定性评价提供理论支撑。本装置具有试验操作方便、测量精度高等优点，同时该装置结构简单合理，仪器损耗小，试验成本低，能满足层状岩体的弯曲蠕变试验要求。本方法简单快捷，测量准确。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	河北工业大学
发明人：	黄达;黄文波;裴向军;宋宜祥;岑夺丰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910578713.9
公开号：	CN110186779A
代理机构：	天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王瑞
分类号：	G01N3/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	300130 天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#
主权项：	1.一种层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于该装置包括固定支座、反力架、限位板、滚轴装置、柔性垫层、配重砝码、连接件、螺杆、非接触位移计、水平导轨和非接触应变场测试设备；所述固定支座固定于地面；所述反力架为一侧开口的口字型结构；反力架的底部固定于固定支座上；反力架的顶部开有若干螺纹通孔，螺杆与反力架的螺纹通孔螺纹连接；螺杆位于反力架内部的端部与限位板的槽孔可转动连接；所述滚轴装置的框架分别固定于反力架的底部内侧和侧部内侧以及限位板的底面；所述柔性垫层放置于滚轴装置与层状岩石试件之间；所述水平导轨固定于反力架开口处的顶部的端部，水平放置；至少三个非接触位移计通过滑块分别以移动副的方式滑动连接于水平导轨上，可沿水平导轨滑动，移动到指定位置后通过固定件固定于指定位置处；所述非接触应变场测试设备放置于层状岩石试件的侧面，使得层状岩石试件进行过散斑图像处理的一侧完全位于非接触应变场测试设备的视场中；所述连接件嵌套于层状岩石试件的周向，位于层状岩石试件的加载端，连接件下部中间位置放置有可调重量大小的配重砝码。 2.根据权利要求1所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于该装置还包括固定螺母；螺杆位于反力架外侧的部分螺纹连接有固定螺母，螺杆旋进反力架的螺纹通孔，实现限位板对层状岩石试件的紧固，再通过固定螺母的旋紧进一步固定螺杆。 3.根据权利要求1所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于该装置还包括卡扣；连接件嵌套于层状岩石试件的周向的加载端后，在连接件两侧分别放置卡扣并将卡扣的内侧分别与连接件的外侧和层状岩石试件的外侧粘结连接，进一步实现连接件和层状岩石试件的加固。 4.根据权利要求1所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于该装置还包括牵引绳；牵引绳的两端分别与连接件下部中间位置和配重砝码连接。 5.根据权利要求4所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于该装置还包括挂钩；连接件下部中间位置固定有挂钩；牵引绳的两端分别与挂钩和配重砝码连接。 6.根据权利要求5所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于该装置还包括砝码盘；牵引绳的两端分别与挂钩和砝码盘连接；配重砝码放置于砝码盘上。 7.根据权利要求1所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于反力架由槽钢制成；连接件为矩形钢制套环；柔性垫层采用特氟龙塑料板；非接触位移计采用CL-3000型激光位移计；非接触应变场测试设备采用VIC-3DTM8测量系统。 8.根据权利要求1所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于限位板的水平中心线与反力架顶部的水平中心线重合。 9.根据权利要求1所述的层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变试验装置，其特征在于非接触应变场测试设备的视场位于层状岩石试件悬臂段的二分之一处且与层状岩石试件的型心位于同一水平面。 10.一种层状岩体悬臂弯曲断裂蠕变测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1、待测岩石试件的制作： (1)将待试验岩石块切割为矩形板状岩石试件，然后根据试验需要取单层或多层试件进行粘结形成层状岩石试件； (2)将层状岩石试件表面进行打磨处理，然后对层状岩石试件的一侧的表面进行散斑图像处理，为试验过程中非接触应变场测试提供参考点；步骤2、层状岩石试件的安装和试验的前期准备： (1)将步骤1的层状岩石试件一端放入反力架中，使层状岩石试件一端与反力架底部内侧和侧部内侧的柔性垫层贴合；随后将柔性垫层置于限位板与层状岩石试件之间，通过旋转螺杆将限位板下降到合适高度，实现限位板对层状岩石试件的紧固，再通过固定螺母的旋紧进一步固定螺杆，形成层状岩石试件的固定端； (2)沿水平导轨调整非接触位移计的位置，使三个非接触位移计分别对应于层状岩石试件悬臂段的根部、二分之一处和端部；将非接触应变场测试设备放置于层状岩石试件进行过散斑图像处理的一侧，调整非接触应变场测试设备的位置，使其能够完整拍摄层状岩石试件进行过散斑图像处理的一侧； (4)将连接件嵌套于层状岩石试件的加载端，在连接件两侧分别放置卡扣并通过粘结剂将卡扣的内侧分别与连接件的外侧和层状岩石试件的外侧粘结连接；通过挂钩将牵引绳的一端与连接件下部连接，牵引绳的一端连接有砝码盘；步骤3、弯曲蠕变试验： (1)启动非接触位移计、非接触应变场测试设备和外部计算机，非接触位移计和非接触应变场测试设备分别与外部计算机连接；打开非接触位移计和非接触应变场测试设备的记录功能，并将所有位移和变形数据初始化； (2)取与荷载值相应的配重砝码置于砝码盘上，开始全过程记录层状岩石试件的位移、变形数据及破裂演化过程； (3)当垂直位移速率小于0.001mm/h或层状岩石试件断裂时，停止试验，绘制时间-位移曲线； (4)通过试验过程中记录的位移变形数据，计算此应力下的抗弯强度； (5)改变层状岩石试件加载端荷载的大小，重复步骤3的2)-4)，获得多组应力值，求得相应条件下层状岩石试件的长期抗弯强度。
所属类别：	发明专利