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原文传递岩石抗拉强度的测量装置及测量方法

专利名称：	岩石抗拉强度的测量装置及测量方法
摘要：	本发明公开了一种岩石抗拉强度的测量装置及测量方法，装置包括下位座、上位座、下位耐压块、上位耐压块、施力机构和位移传感器；施力机构包括缸套和活塞杆，缸套设置于下位耐压块内，缸套底部与下位耐压块之间区域为高压腔，活塞杆的顶端伸出缸套外与上位耐压块接触；上位座的一侧与上位压块相连，下位座与上位座之间和/或下位耐压块与上位耐压块之间设有张紧复位机构；下位座与下位耐压块通过高压接头相连，高压接头的输出口与高压腔连通，自高压接头输入驱动活塞杆运动从而实现下位耐压块和上位耐压块的外扩使待测试岩样发生张拉破坏。待测试岩样从上、下位耐压块的分离处起裂，试验的起裂位置可控，从而保证了测试的可重复性。
专利类型：	发明专利
申请人：	中南大学
发明人：	王少锋;孙立成;景岳;唐宇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T06:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010010663.7
公开号：	CN111157344A
代理机构：	长沙永星专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	邓淑红
分类号：	G01N3/10;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/10;G01N3/06
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：该装置包括下位座、上位座、下位耐压块、上位耐压块、施力机构和位移传感器；施力机构包括缸套和活塞杆，缸套设置于下位耐压块内，缸套底部与下位耐压块之间区域为高压腔，活塞杆的顶端伸出缸套外与上位耐压块接触；上位座的一侧与上位压块相连，下位座与上位座之间和/或下位耐压块与上位耐压块之间设有张紧复位机构；下位座与下位耐压块通过高压接头相连，高压接头的输出口与高压腔连通，自高压接头输入驱动活塞杆运动从而实现下位耐压块和上位耐压块的外扩使待测试岩样发生张拉破坏。 2.如权利要求1所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述缸套为底端开口的双缸套体，所述活塞为土型活塞，两活塞缸内均设有活塞，活塞与套体的内壁之间设有密封圈；缸套固接于所述下位耐压块上、活塞缸与高压腔连通。 3.如权利要求2所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述下位耐压块为半圆柱桶体，其轴向截面为L型，包括桶壁和端板，桶壁内设轴向通道和径向通道，径向通道连通轴向通道与所述缸套的内腔。 4.如权利要求3所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述施力机构还包括缸座，缸座内对应所述轴向通道位置处设有高压通道，缸座固接于所述下位耐压块的侧壁外，高压接头伸至高压通道内。 5.如权利要求1或4所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述下位耐压块和所述上位耐压块外分别均布有凸棱。 6.如权利要求1所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述下位座和所述上位座均为L型座体，所述位移传感器竖直布置于下位座的水平段上用以测量下位座与上位座的相对位移。 7.如权利要求1所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述张紧复位机构包括竖向张紧复位机构和横向张紧复位机构；竖向张紧复位机构安装于所述上位座和所述下位座之间，横向张紧复位机构安装于所述下位耐压块与所述上位耐压块之间。 8.如权利要求7所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述竖向张紧复位机构包括对拉弹簧和一对张紧螺栓；其中一个张紧螺栓竖直安装于上位座上，另一个张紧螺栓竖直安装于下位座上，对拉弹簧连接于两张紧螺栓之间。 9.如权利要求7所述的岩石抗拉强度的测量装置，其特征在于：所述横向张紧复位机构包括对拉弹簧和一对张紧螺栓；其中一个张紧螺栓沿轴向安装于上位耐压块，另一个张紧螺栓沿轴向安装于下位耐压块，对拉弹簧连接于两张紧螺栓之间。 10.一种岩石抗拉强度的测量方法，其特征在于，该方法利用权利要求1所述的测量装置为工具，按如下步骤进行： (1)、制备待测试的岩样，岩样为环形岩样，其内径大于下位耐压块与上位耐压块的外径和； (2)、调节上位耐压块和下位耐压块至复位扣合，将岩样套于下位耐压块与上位耐压块外； (3)、通过高压接头向高压腔内注入流体，驱动活塞杆运动，下位耐压块和上位耐压块外扩至与岩样的内孔孔壁紧贴； (4)、将位移传感器调零； (5)、继续通过高压接头向高压腔内注入流体，继续推动活塞杆运动，使上位耐压块和下位耐压块继续分离至待测试岩样的内孔孔壁发生张拉破坏； (6)、实时记录测试全过程中的上位耐压块和下位耐压块之间的相对位移和高压腔内压力，并绘制压力随相对位移发生变化的相关曲线； (7)、提取待测试岩样的内孔孔壁发生张拉破坏时的压力峰值载荷； (8)、根据岩石破坏理论，当切向应力σθ与岩石的抗拉强度大小相同时，岩石发生拉伸破坏，因此岩石的抗拉强度可由待测试岩样内孔孔壁岩石发生破坏时的切向应力σθ(a)直观反映，其计算公式为：式中，σθ为切向应力,Pi为施加在待测试岩样内孔孔壁上的压力，a为待测试岩样的内孔半径，b为待测试岩样的外径，r为岩样内选取点到岩样中心的径向距离，k为修正系数。
所属类别：	发明专利