本發(fā)明涉及巖石力學(xué)性能試驗，特別涉及一種抗壓強度測試裝置、移動式自動壓力試驗機及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、一般的工程建設(shè)需要對巖石的抗壓強度進行測量，傳統(tǒng)的巖石抗壓強度測量方法是將巖石先加工成標(biāo)準(zhǔn)的立方體或圓柱體試樣，然后帶回試驗室進行詳細的抗壓試驗。這種方法雖然能夠提供相對準(zhǔn)確的結(jié)果，但其時效性卻相對較低。這主要是因為樣本的加工、運輸以及試驗室的測試過程都需要花費大量的時間和精力，從而延長了整體檢測周期。

2、為滿足快速檢測巖石試樣的需求，現(xiàn)有的快速檢測方法也有巖石回彈強度法、點荷載法和聲波參數(shù)推定法等，這些快速檢測方法是通過測定巖石的回彈硬度、點荷載值或波速等推定巖石的抗壓強度指標(biāo)。然而，盡管這些方法在一定程度上提高了檢測速度，但其準(zhǔn)確度往往不高。鑒于現(xiàn)有技術(shù)無法同時滿足時效性和準(zhǔn)確度的問題，亟需開發(fā)一種能滿足工程現(xiàn)場快速且準(zhǔn)確檢測巖石抗壓強度的新方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的無法同時兼顧巖石抗壓強度測試的時效性和準(zhǔn)確度的不足，提供一種抗壓強度測試裝置、移動式自動壓力試驗機及其使用方法。

2、在第一方面，本發(fā)明提供一種抗壓強度測試裝置，包括

3、壓力機，所述壓力機設(shè)有第一壓頭和第二壓頭，所述第一壓頭和所述第二壓頭均設(shè)有形狀相同、尺寸相等的加載面，所述第一壓頭和所述第二壓頭能相互靠近或遠離，所述第一壓頭的加載面與所述第二壓頭的加載面相對布置，所述第一壓頭的加載面和所述第二壓頭的加載面之間用于放置具有兩個相對的平行切割面的巖石試樣，兩個所述加載面均能被所述巖石試樣的切割面完全覆蓋。

4、本發(fā)明提供一種抗壓強度測試裝置，所述第一壓頭和所述第二壓頭均設(shè)有形狀相同、尺寸相等的加載面，通過相對設(shè)置的加載面，將具有兩個相對的平行切割面的巖石試樣夾持住，并施加壓力荷載，直至所述巖石試樣破壞，以得到所述巖石試樣的峰值荷載。兩個所述加載面均能被所述巖石試樣的切割面完全覆蓋，該設(shè)計的作用是，只需要對天然巖石做簡單的切割處理，獲得兩個相對的平行切割面，就可以進行抗壓試驗，省去將所述天然巖石加工成標(biāo)準(zhǔn)立方體或圓柱體試塊的步驟。同時，所述第一壓頭和所述第二壓頭的尺寸可以縮小，有助于實現(xiàn)壓力機的小型化，使所述壓力機的荷載需求也能減小。通過對所述天然巖石做簡單的切割處理，以及有助于實現(xiàn)壓力機的小型化，便于直接應(yīng)用于施工現(xiàn)場，解決巖石抗壓強度測試的時效性的問題，而采用壓力機對所述巖石試樣進行抗壓試驗，再通過預(yù)定的強度計算公式轉(zhuǎn)化，即可得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度，解決了傳統(tǒng)快速檢測方法中巖石抗壓強度測試的準(zhǔn)確度不高的問題。

5、所述天然巖石，是指在工程施工現(xiàn)場選取的未經(jīng)過人為加工處理過的巖石。

6、所述第一壓頭的加載面和所述第二壓頭的加載面的形狀可以是多種，例如圓形、正方形、矩形、正多邊形或橢圓形。

7、所述第一壓頭和所述第二壓頭能相互靠近或遠離的方式有多種。一種方式是，所述第一壓頭和所述第二壓頭僅其中一個能移動，而另一個保持固定不動；另一種方式是，所述第一壓頭和所述第二壓頭均可以進行移動。所述壓力機用于驅(qū)動所述第一壓頭或所述第二壓頭移動的驅(qū)動部件可以有多種，所述驅(qū)動部件可以是液壓系統(tǒng)或伺服電機。

8、優(yōu)選地，所述第一壓頭的加載面和所述第二壓頭的加載面均為圓形，所述圓形的直徑為10mm-25mm。采用圓形的加載面，能使得所述巖石試樣的受力更為均勻，相較于其他形狀，所述圓形的加載面能減少所述巖石試樣在加載過程中的應(yīng)力集中的情況，從而獲得更為準(zhǔn)確的峰值荷載。

9、優(yōu)選地，所述壓力機設(shè)有壓桿和伺服電機，所述壓桿的一端與所述第一壓頭連接，所述伺服電機能驅(qū)動所述壓桿沿所述壓桿的軸向移動，以使得所述第一壓頭能靠近或遠離所述第二壓頭。該方案采用所述伺服電機作為加載的動力輸出，相比于使用液壓系統(tǒng)，所述伺服電機的尺寸可以設(shè)計得更小，進一步減小所述壓力機的體積，同時所述伺服電機能對加載速率的控制更為精準(zhǔn)。

10、優(yōu)選地，所述第一壓頭與所述壓桿為可拆卸連接，所述第二壓頭與所述壓力機為可拆卸連接。該方案便于將所述第一壓頭和所述第二壓頭拆卸下來，以便替換成其他尺寸的壓頭，從而適應(yīng)不同尺寸的巖石試樣，進而提高了所述壓力機的適用性。

11、在第二方面，本發(fā)明提供一種移動式自動壓力試驗機，包括滑塊、滑軌、切割部件、磨平部件、控制器，以及一種抗壓強度測試裝置，所述滑塊上設(shè)有夾具，所述滑塊能沿所述滑軌移動，所述切割部件、所述磨平部件和所述抗壓強度測試裝置沿所述滑軌的軸向布置，所述切割部件設(shè)有兩個并排的切割片，所述磨平部件設(shè)有兩個并排的磨石片，所述控制器用于控制所述滑塊的移動，所述控制器還用于控制所述切割部件、所述磨平部件和所述抗壓強度測試裝置的開啟或關(guān)閉。

12、本發(fā)明提供一種移動式自動壓力試驗機，所述切割部件用于將天然巖石切割出兩個相對的平行的切割面，所述磨平部件用于將所述天然巖石被切割出來的切割面進一步打磨平整，進而得到巖石試樣，所述抗壓強度測試裝置用于對所述巖石試樣進行破壞性加載，以獲得所述巖石試樣的峰值荷載。所述夾具用于夾持所述天然巖石，在所述控制器的控制下所述天然巖石能被所述滑塊送至所述切割部件、所述磨平部件和所述抗壓強度測試裝置，進而能自動完成所述天然巖石的切割處理、磨平處理和加載，以快速且準(zhǔn)確的得到所述天然巖石的峰值荷載，再通過預(yù)定的強度計算公式轉(zhuǎn)化，即可得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度。進而解決了傳統(tǒng)快速檢測方法中巖石抗壓強度測試的時效性慢、準(zhǔn)確度不高的問題。

13、所述滑塊能沿所述滑軌移動，能夠?qū)⑺鎏烊粠r石送至所述切割部件、所述磨平部件和所述抗壓強度測試裝置。所述滑塊能將所述天然巖石按照預(yù)定的順序送至各個部件，也可以直接送到其中一個部件。

14、所述移動式自動壓力試驗機，可以直接用于加載已經(jīng)用其他裝置完成切割、打磨處理后的巖石試樣，具體方式是，將所述夾具夾持所述巖石試樣，所述控制器控制所述滑塊直接將所述巖石試樣送至所述抗壓強度測試裝置，進行加載。

15、驅(qū)動所述滑塊在所述滑軌上移動的方式有多種，例如：電機加滾珠絲杠或電機加鏈軌。

16、兩個所述切割片之間的間距，既可以是固定的，也可以是能縮小或增大的。同樣地，兩個所述磨石片之間的間距，既可以是固定的，也可以是能縮小或增大的。需要說明的是，兩個所述切割片之間的間距和兩個所述磨石片之間的間距，應(yīng)該是保持相同的。

17、優(yōu)選地，兩個所述切割片之間的間距和兩個所述磨石片之間的間距均能縮小或增大。該方案能加工不同大小的天然巖石，提高所述移動式自動壓力試驗機的靈活性。在調(diào)整之后，兩個所述切割片之間的間距應(yīng)等于兩個所述磨石片之間的間距。

18、優(yōu)選地，所述滑塊設(shè)有電機，所述滑軌旁設(shè)有與所述滑軌并排的鏈軌，所述電機的轉(zhuǎn)軸設(shè)有齒輪，所述齒輪轉(zhuǎn)動能夠與所述鏈軌產(chǎn)生嚙合作用，進而驅(qū)動所述滑塊沿所述滑軌移動。

19、優(yōu)選地，所述抗壓強度測試裝置與所述磨平部件之間設(shè)有擋板。所述擋板的作用是防止所述切割部件和所述磨平部件在工作過程中將水或灰塵濺射到所述抗壓強度測試裝置上。

20、優(yōu)選地，還包括框架，所述滑軌、所述切割部件、所述磨平部件、所述控制器和所述抗壓強度測試裝置均連接在所述框架上。所述框架將各個部件連接在一起并固定在其內(nèi)部，起到骨架和保護的作用，從而使得整個所述移動式自動壓力試驗機能夠方便地運抵工程建設(shè)地，以及轉(zhuǎn)運于不同的工程施工地點之間。

21、在第三方面，本發(fā)明提供一種測試巖石標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度的方法，包括以下步驟：

22、s1：選取粒徑大于兩個切割片的間距的天然巖石，將所述天然巖石安裝到滑塊的夾具上，所述移動式自動壓力試驗機將依次對所述天然巖石進行切割、磨平的操作，得到巖石試樣，所述移動式自動壓力試驗機繼續(xù)對所述巖石試樣進行加載的操作，獲得所述巖石試樣的峰值荷載f；

23、s2：計算所述巖石試樣的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度，計算公式如下：

24、

25、其中，r表示所述巖石試樣的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度。

26、f表示所述巖石試樣的峰值荷載。

27、a表示第一壓頭加載面的面積。

28、λ表示修正系數(shù)，所述修正系數(shù)通過試驗獲取。

29、本發(fā)明提供的一種測試巖石標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度的方法，通過所述移動式自動壓力試驗機測得所述天然巖石的峰值荷載f，并采用標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度計算公式，能快速計算出對應(yīng)巖石試樣的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度。

30、所述修正系數(shù)與所述第一壓頭加載面的形狀、尺寸，以及所述巖石試樣的兩個切割面的距離相關(guān)。

31、所述修正系數(shù)獲取的方法可以是：首先，對標(biāo)準(zhǔn)巖石試樣進行抗壓強度測試，得到其標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度值。接著，利用本技術(shù)的一種移動式自動壓力試驗機，將相同類型的天然巖石加工成具有預(yù)定間距的兩個切割面的巖石試樣，然后使用具有預(yù)定形狀、尺寸加載面的第一壓頭和第二壓頭，對所述巖石試樣進行破壞性加載，得到該條件下的抗壓強度值。最后，將標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度值除以這個抗壓強度值，即可得出所需的修正系數(shù)。所述標(biāo)準(zhǔn)巖石試樣可以是標(biāo)準(zhǔn)立方體巖石試樣，也可以是標(biāo)準(zhǔn)圓柱體巖石試樣。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

33、1.本發(fā)明提供一種抗壓強度測試裝置，通過將所述第一壓頭的加載面和所述第二壓頭的加載面設(shè)計成均能被所述巖石試樣的切割面完全覆蓋，有助于實現(xiàn)壓力機的小型化，便于直接應(yīng)用于施工現(xiàn)場，進而解決了傳統(tǒng)快速檢測方法中巖石抗壓強度測試的時效性慢、準(zhǔn)確度不高的問題。

34、2.本發(fā)明提供一種移動式自動壓力試驗機，通過所述控制器控制所述滑軌將所述天然巖石送至所述切割部件、所述磨平部件和所述抗壓強度測試裝置，進而能自動完成所述天然巖石的切割處理、磨平處理和加載，以快速且準(zhǔn)確的得到所述天然巖石的峰值荷載，再通過預(yù)定的強度計算公式轉(zhuǎn)化，即可得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度。進而解決了傳統(tǒng)快速檢測方法中巖石抗壓強度測試的時效性慢、準(zhǔn)確度不高的問題。

35、3.本發(fā)明提供一種測試巖石標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度的方法，通過所述移動式自動壓力試驗機測得所述天然巖石的峰值荷載f，并采用標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度計算公式，能快速計算出對應(yīng)巖石試樣的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度。