[发明专利]湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体是一种湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置及测试方法。

背景技术

由国际岩石力学学会推荐的巴西圆盘劈裂试验，作为测定岩石抗拉强度的间接方法，在全世界范围内得到了广泛的应用；在我国，该方法也被列入国家标准《工程岩体试验方法标准》和行业标准《水利水电岩石试验规程》。目前巴西圆盘劈裂试验测定岩石的抗拉强度的装置和方法，由于试验装置的设计没有考虑岩石所处环境条件的模拟和试验方法没有涉及岩石试样的环境作用过程，不能模拟水位变动引起的“湿干”变化环境，导致其不能准确的测得水位变动带（如水库消落带、天然河流岸坡水位变动带、海岸水位变动带、水工隧洞水位变动带等）内岩石的抗拉强度。而水位变动带内岩石的抗拉强度，作为评价涉水工程岩体力学性质的重要参数，在进行涉水边坡、隧洞等岩体工程破坏机制研究和稳定性评价方面均有重要的应用价值。

发明内容    本发明的目的是提供一种湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置及测试方法，以解决现有技术存在的问题，试验中可以考虑不同水压力变化的湿化条件、不同温度变化的干燥条件及不同湿干循环条件对岩石抗拉强度的影响，可实现不同的湿干变化环境下岩石试样的抗拉强度测试。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：包括水平设置的底座，底座上竖向安装有空心圆柱状的壳体，壳体顶部安装有顶盖，由底座、壳体、顶盖构成密闭空间，所述底座一侧开有连通密闭空间内外的进气孔、进水孔，底座另一侧开有连通密闭空间内外的排气孔、排水孔，位于密闭空间内的底座上设置有槽座，槽座上通过凹槽设置有下垫条，所述顶盖中竖向安装有加载轴，加载轴顶端穿出顶盖，加载轴底端伸入密闭空间内并悬于槽座正上方，且加载轴底端通过凹槽设置有悬于下垫条正上方的上垫条，所述壳体两侧侧壁上对称设置有同轴圆孔，每个同轴圆孔中分别水平安装有由弹簧和移动杆组成的可伸缩的弹簧定位装置，两侧壁上的弹簧定位装置外端分别伸出壳体，两侧壁上弹簧定位装置内端处于同一水平直线上并分别伸向上下垫条之间两侧位置，密闭空间外还设置有真空泵、自带蓄能器的水泵、风机，其中风机通过管路与底座上进气孔连通，水泵通过管路与底座上进水孔连通，真空泵通过管路与底座上排水孔连通。

所述的湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：还包括有紧锁卡圈，壳体与底座结合处上方的壳体侧壁、下方的底座上分别设置有环形卡槽，所述紧锁卡圈卡在两环形卡槽中。

所述的湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述顶盖盖合在壳体顶部时，顶盖与壳体通过螺栓连接 。

所述的湿干变化环境下岩石抗拉强度测试装置，其特征在于：所述壳体与底座接触面上设有密封圈，加载轴与壳体接触面上设有密封圈，弹簧定位装置与壳体上的同轴圆孔之间设置有密封圈，壳体与顶盖接触面上设有密封圈。

一种湿干变化环境下岩石抗拉强度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、将岩石试样放置在上、下垫条之间，用壳体侧壁同轴圆孔上安置的弹簧定位装置夹住岩石试样，盖上顶盖，用螺栓固定顶盖和壳体，用紧锁卡圈锁紧壳体和底座，将加载轴下降与岩石试样接触；

（2）、关闭排水孔，将具有稳压功能的水泵与进水孔连接，通过水泵向壳体内注满水；根据试验要求的水压和湿化时间，调节水泵的水压力，并在试验要求的湿化时间内维持该水压力，岩石试样湿化结束后，卸除水泵的水压，关闭水泵的出水孔，打开排水孔，连接真空泵，通过真空泵将壳体中的水抽干；

（3）、将具有温度调节功能的风机与进气孔连接；根据试验要求的环境气温，调节风机吹出空气的温度与环境温度一致，并在试验要求的风干时间内由风机向壳体内持续吹入空气；

（4）、湿干变化环境模拟结束后，通过加载轴向岩石试样加载，直至岩石试样破坏，读取加载轴压力仪表上的压力；根据巴西圆盘劈裂试验测试岩石抗拉强度的计算公式，可计算获得岩石试样经历湿干变化作用后的抗拉强度。

所述的湿干变化环境下岩石抗拉强度测试方法，其特征在于：所述步骤（2）中试验水压根据实际涉水工程岩体所受的水压确定后，由水泵将水经进水孔输送到岩石试样所在的壳体内，通过蓄能器进行稳压。

所述的湿干变化环境下岩石抗拉强度测试方法，其特征在于：所述步骤（3）中试验环境温度根据实际涉水工程岩体所在的环境气温确定后，由具有温度调节功能的风机产生与环境温度相同的空气不断地经进气孔，并输送到岩石试样所在的壳体内，经过岩石试样的气体将通过排气孔排出。