[发明专利]劈裂法测定岩石抗拉强度的试件夹具

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学试验技术领域，更具体涉及一种劈裂法测定岩石抗拉强度的试件夹具，适用于试验过程中精确定位圆柱体岩石试件。

背景技术

在岩石力学工程实践中，稳定的结构体内部通常不允许出现拉应力，但实践表明拉破坏是工程岩体的主要破坏方式之一，而且岩石的抗拉性能相对抗压等性能是非常低的，因此如何尽量准确地测定岩石的抗拉强度引起了国内外工程界的广泛关注。

测定岩石抗拉强度的方法有直接法和间接法两种，由于直接拉伸试验在试件制备及试验技术等方法存在大量难题，目前国内外工程界多采用间接拉伸法。在间接拉伸法中，认可度最高、应用最广泛且操作最简便的方法是“劈裂法”，该方法最早是由一位巴西工程师基于弹性力学理论提出的，因此又称“巴西劈裂法”，其试验方法为在圆柱体试件直径方向上施加一对线性荷载使试件沿直径方向破坏间接测定岩石的抗拉强度。

我国的岩石力学试验相关标准及规程中，均推荐采用劈裂法测定岩石的抗拉强度，如《工程岩体试验方法标准GB/T50266-99》、《水利水电工程岩石试验规程SL264-2001》与《公路工程岩石试验规程JTG E41-2005》。上述文献中规定的操作方法为：通过试件直径的两端在试件的侧面沿轴线方向画两条加载基线，将两根垫条沿加载基线固定，将试件置于试验机承压板中心调整球形座，使试件均匀受力作用力通过两垫条所确定的平面。但上述标准及规程中均未给出试验操作中定位加载基线的装置，实际操作过程中垫条很难在试验机的工作台上精确对中，往往需要一名试验员手扶岩石试件，另一名试验员操作试验机，操作繁琐且存在很大的安全隐患，关键问题是易造成劈裂面偏离导致试验数据准确性。

针对这一问题，国内外相关文献中给出了几种岩石劈裂试验夹具。

《岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨》（《资源环境与工程》，2007年）一文中的图1展示了一种夹具，该夹具对于加工精确的圆柱体试件而言，可实现垫条沿着直接方向的精确定位，但是试件的加工往往不是十分精确的，实践表明对于直径50mm的试件而言加工中直径的偏差往往可达到±3mm，该装置对于偏差较大的试件很难定位，另外试验过程中试件左侧与夹具侧面紧密接触，不符合劈裂试验要求的受力条件，会严重影响试验精度。

《普通混凝土力学性能试验方法标准GB50081-2002》推荐了一种圆柱形混凝土块劈裂试验定位架，岩石力学试验中可以进行借鉴，具体结构见标准中的图D.0.4.2, 垫条对中参照地位架两端的十字架进行，对中过程靠肉眼观察及手动校正，因此实际对中效果不好，会因人为误差造成较大试验误差。

《Estimation of the tensile elastic modulus using Brazilian disc by applying diametrically opposed concentrated loads》（International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 2009年，第46卷第03期）一文中图2给出了一种夹具，该夹具有了较大改进，存在的主要问题仍然是垫条对中较为困难，这种夹具的垫条对中是通过“the experiment box”两侧的两个螺栓实现的（注：图中只画出了螺孔未画螺栓），对中过程仍然是靠肉眼观察及手动校正，因此仍然会造成较大偏差。

发明内容

在劈裂法测定岩石抗拉强度试验中，如何精确定位圆柱体试件的两条加载基线使试件受力状态严格符合理论及规范要求，是本发明要解决的关键技术问题。为解决背景技术中所述的技术问题，本发明的目的是在于提供了一种劈裂法测定岩石抗拉强度的试件夹具，使用该夹具可使垫条精确对中圆柱体试件的直径，试验成功率高，操作简便。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：