一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，包括定位裝置、固定裝置、轉(zhuǎn)接頭、切割片和鉆頭；轉(zhuǎn)接頭安裝在巖石研磨機(jī)的電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，切割片和鉆頭安裝在對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接頭上，定位裝置安裝在巖石研磨機(jī)的電磁鐵上，電磁鐵上設(shè)置有定位圓柱，定位圓柱與定位裝置的定位孔相配合，固定裝置通過絲釘安裝在定位裝置的夾板上；本實(shí)用新型能防止鉆頭鉆出時(shí)對(duì)圓盤巖樣表面的破壞，同時(shí)能保證兩個(gè)鉆進(jìn)孔軸線重合，鉆出的孔完全相通。精確制備兩個(gè)邊裂縫在同一直徑上且對(duì)稱。保證預(yù)制的中心裂縫面通過圓盤中心軸線，根據(jù)設(shè)計(jì)的中心裂縫長度進(jìn)行加工。本實(shí)用新型能夠提高巖樣加工精度和效率。
【專利說明】
一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心 圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 巴西圓盤劈裂試驗(yàn)自1978年被國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)推薦作為測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度的 間接方法后，在國內(nèi)外獲得了廣泛應(yīng)用，在我國，該方法已被列入國家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體試驗(yàn) 方法標(biāo)準(zhǔn)》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電巖石試驗(yàn)規(guī)程》中。
[0003] 邊裂縫圓盤、中心裂縫圓盤或中心圓孔圓盤試樣由于可實(shí)現(xiàn)I型、Π 型及Ι、Π 復(fù)合 型斷裂，成為巖石斷裂力學(xué)試驗(yàn)中常用的試樣。在巖石上制備邊裂縫、中心裂縫或中心圓孔 巴西圓盤具有一定的難度，其加工精度對(duì)于試驗(yàn)是否成功具有重要的影響。
[0004] 現(xiàn)在制備含有中心裂縫圓盤的實(shí)驗(yàn)裝置很難讓兩個(gè)切割裂縫面重疊，并保證預(yù)制 裂縫面通過圓盤中心點(diǎn)，也不容易確定預(yù)制裂縫的各個(gè)參數(shù)。制備巴西圓盤中心圓孔時(shí)，多 數(shù)設(shè)備容易出現(xiàn)損傷圓盤周邊和盤面表皮的情況，中心圓孔的軸線也不容易通過圓盤中心 軸線。制備兩個(gè)對(duì)稱且在同一直徑上的巴西圓盤邊裂縫時(shí)，多數(shù)設(shè)備很難保證制備的兩個(gè) 邊裂縫在同一直徑上且對(duì)稱。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種能在巴西圓盤巖 樣上精確制作邊裂縫、中心裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，包括定位裝置、固定裝置、轉(zhuǎn) 接頭、切割片和鉆頭;轉(zhuǎn)接頭安裝在巖石研磨機(jī)的電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，切割片和鉆頭安裝在 對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接頭上，定位裝置安裝在巖石研磨機(jī)的電磁鐵上，電磁鐵上設(shè)置有定位圓柱，定位 圓柱與定位裝置的定位孔相配合，固定裝置通過絲釘安裝在定位裝置的夾板上;所述固定 裝置包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái)，在平臺(tái)的外側(cè)設(shè)置有若干等距分布的安裝孔，安裝孔與定 位裝置的夾板上的水平安裝孔和豎直安裝孔相對(duì)應(yīng)配合，水平安裝孔的孔距和豎直安裝孔 的孔距相等，豎直安裝孔位于水平安裝孔的中垂線上，且最下方的豎直安裝孔與中垂線上 的水平安裝孔的距離等于水平安裝孔的孔距;平臺(tái)的內(nèi)側(cè)為弧形曲面?；⌒吻婵梢园?圓盤巖樣弧度的2V3,便于邊裂縫的切割。
[0008] 所述定位裝置為平臺(tái)虎鉗，包括虎鉗底座、刻度盤、轉(zhuǎn)盤、夾板、活動(dòng)鉗口和固定鉗 口，虎鉗底座的一側(cè)設(shè)置有定位孔，定位孔與巖石研磨機(jī)上的定位圓柱對(duì)應(yīng)，在虎鉗底座上 固定有刻度盤，刻度盤上安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤上與刻度盤的零刻度線相對(duì)應(yīng)的位 置安裝有指針，在平臺(tái)虎鉗的活動(dòng)鉗口和固定鉗口均安裝有夾板，所述夾板包括橫板和豎 板，豎板固定在橫板的中部，橫板上設(shè)置有若干固定安裝孔和若干用于安裝固定裝置的水 平安裝孔，水平安裝孔高于平臺(tái)虎鉗的上端面，夾板通過固定安裝孔安裝在平臺(tái)虎鉗的活 動(dòng)鉗口和固定鉗口上;所述豎板上設(shè)置有若干用于安裝固定裝置的豎直安裝孔，豎直安裝 孔的孔距和水平安裝孔的孔距相等，豎直安裝孔位于水平安裝孔的中垂線上，且最下方的 豎直安裝孔與中垂線上的水平安裝孔的距離等于水平安裝孔的孔距。
[0009] 所述安裝孔為三個(gè)，分別為左安裝孔、中安裝孔和右安裝孔;所述水平安裝孔為三 個(gè)，分別為左水平安裝孔、中水平安裝孔和右水平安裝孔;豎直安裝孔為一個(gè)，豎直安裝孔 位于左水平安裝孔、中水平安裝孔和右水平安裝孔的中垂線上，且豎直安裝孔與中水平安 裝孔、左水平安裝孔與中水平安裝孔和右水平安裝孔與中水平安裝孔的距離相等；中安裝 孔與夾板上的中水平安裝孔對(duì)應(yīng)，左安裝孔與夾板的左水平安裝孔對(duì)應(yīng)，右安裝孔與夾板 上的右水平安裝孔對(duì)應(yīng)。
[0010] 在刻度盤上設(shè)置有導(dǎo)槽，轉(zhuǎn)盤上與導(dǎo)槽相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有通孔，導(dǎo)槽內(nèi)的定 位絲向上穿過通孔將轉(zhuǎn)盤固定在刻度盤上。
[0011] 所述絲釘包括絲釘帽和絲桿，所述絲桿包括第一絲桿和第二絲桿，第一絲桿的一 端與絲釘帽連接，第一絲桿的另一端與第二絲桿連接，第一絲桿的直徑大于安裝孔的直徑， 第二絲桿插入安裝孔內(nèi)并與安裝孔緊配合;且第一絲桿靠近絲釘帽的位置設(shè)置有外螺紋。
[0012] 在平臺(tái)的外側(cè)安裝有薄鋼板，薄鋼板上設(shè)置有與安裝孔相對(duì)應(yīng)的圓孔，圓孔的直 徑小于第一絲桿的直徑。
[0013] 所述轉(zhuǎn)接頭包括第一轉(zhuǎn)接頭和第二轉(zhuǎn)接頭，第一轉(zhuǎn)接頭包括連接件I和連接桿I， 連接件I的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋孔，連接件I的另一端與連接桿I的一端連接;連接件I的截面 為正六邊形;連接桿I的另一端設(shè)置有外螺紋，切割片安裝在連接桿I上，且在切割片的外 側(cè)安裝有銅墊片;第二轉(zhuǎn)接頭包括連接件Π 和連接桿Π ，連接件Π 的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋孔， 連接件Π 的另一端與連接桿Π 的一端連接;連接件Π 的截面為正六邊形;連接桿Π 的另一 端設(shè)置有外螺紋，鉆頭安裝在連接桿Π 上，連接桿Π 的長度小于連接桿I的長度。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果如下：①精確制備含有中心圓孔的圓盤巖樣，從圓盤巖樣 的兩面鉆進(jìn)，防止鉆頭鉆出時(shí)對(duì)圓盤巖樣表面的破壞，同時(shí)能保證兩個(gè)鉆進(jìn)孔軸線重合，鉆 出的孔完全相通。②精確制備兩個(gè)對(duì)稱且在同一直徑上的巴西圓盤邊裂縫時(shí)，保證了制備 的兩個(gè)邊裂縫在同一直徑上且對(duì)稱。③精確制備含有中心裂縫的圓盤巖樣，從圓盤巖樣兩 個(gè)端面切割，切割面重疊，能保證預(yù)制的中心裂縫面通過圓盤中心軸線，根據(jù)設(shè)計(jì)的中心裂 縫長度進(jìn)行加工。本實(shí)用新型能夠提高巖樣加工精度和效率。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型中第一轉(zhuǎn)接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本實(shí)用新型中第一轉(zhuǎn)接頭的左視圖。
[0017] 圖3為本實(shí)用新型中第二轉(zhuǎn)接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖4為本實(shí)用新型中第二轉(zhuǎn)接頭的左視圖。
[0019] 圖5為本實(shí)用新型定位裝置的主視圖。
[0020] 圖6為本實(shí)用新型定位裝置的俯視圖。
[0021 ]圖7為本實(shí)用新型定位裝置的左視圖。
[0022] 圖8為本實(shí)用新型固定裝置的俯視圖。
[0023] 圖9為本實(shí)用新型固定裝置的左視圖。
[0024] 圖10為本實(shí)用新型夾板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖11為本實(shí)用新型絲釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖12為本實(shí)用新型銅墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖13為本實(shí)用新型第一轉(zhuǎn)接頭、切割片和銅墊片與巖石研磨機(jī)的裝配示意圖。
[0028] 圖14為本實(shí)用新型第二轉(zhuǎn)接頭、鉆頭與巖石研磨機(jī)的裝配示意圖。
[0029] 圖15為本實(shí)用新型中心裂縫求解的幾何示意圖。
[0030] 圖16為本實(shí)用新型預(yù)制有中心圓孔和邊裂縫圓盤巖樣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖17為本實(shí)用新型預(yù)制有中心裂縫圓盤巖樣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 如圖1~圖14所示，一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，包括定位 裝置、固定裝置、轉(zhuǎn)接頭、切割片3和鉆頭6,轉(zhuǎn)接頭安裝在巖石研磨機(jī)41的電動(dòng)機(jī)的輸出軸 上，切割片和鉆頭安裝在對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接頭上。所述轉(zhuǎn)接頭包括第一轉(zhuǎn)接頭2和第二轉(zhuǎn)接頭14， 第一轉(zhuǎn)接頭2包括連接件12-1和連接桿12-2,連接件12-1的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋孔，連接件I 2_ 1的另一端與連接桿12-2的一端連接;連接件12-1的截面為正六邊形;連接桿12-2的另一 端設(shè)置有外螺紋，切割片3安裝在連接桿12-2上，且在切割片的外側(cè)安裝有銅墊片4。
[0033] 第二轉(zhuǎn)接頭14包括連接件Π 14-1和連接桿Π 14-2,連接件Π 14-1的一端設(shè)置有內(nèi) 螺紋孔，連接件Π 14-1的另一端與連接桿Π 14-2的一端連接;連接件Π 14-1的截面為正六 邊形;連接桿Π 14-2的另一端設(shè)置有外螺紋，鉆頭安裝在連接桿Π 14-2上，連接桿Π 14-2的 長度小于連接桿12-2的長度。
[0034] 定位裝置安裝在巖石研磨機(jī)41的電磁鐵7上，電磁鐵7上設(shè)置有定位圓柱5,定位圓 柱5與定位裝置的定位孔17相配合，所述定位裝置為平臺(tái)虎鉗24,包括虎鉗底座16、刻度盤 18、轉(zhuǎn)盤20、夾板21、活動(dòng)鉗口 24-1和固定鉗口 24-2,虎鉗底座16的一側(cè)設(shè)置有定位孔17,定 位孔17與巖石研磨機(jī)41上的定位圓柱5對(duì)應(yīng)，在虎鉗底座16上固定有刻度盤18,刻度盤18上 安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤20。
[0035]具體地，在刻度盤18上設(shè)置有導(dǎo)槽，轉(zhuǎn)盤20上與導(dǎo)槽相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有通孔， 導(dǎo)槽內(nèi)的定位絲20-1向上穿過通孔將轉(zhuǎn)盤20固定在刻度盤18上。
[0036]在轉(zhuǎn)盤20上與刻度盤18的零刻度線相對(duì)應(yīng)的位置安裝有指針19,在平臺(tái)虎鉗24的 活動(dòng)鉗口 24-1和固定鉗口 24-2均安裝有夾板21，所述夾板21包括橫板21-1和豎板21-2，豎 板21-2固定在橫板21-1的中部，橫板21-1上設(shè)置有若干固定安裝孔21-1-2和若干用于安裝 固定裝置的水平安裝孔21-1-1，水平安裝孔21-1-1高于平臺(tái)虎鉗24的上端面，夾板21通過 固定安裝孔21-1-2安裝在平臺(tái)虎鉗24的活動(dòng)鉗口 24-1和固定鉗口 24-2上;所述豎板21-2上 設(shè)置有若干用于安裝固定裝置的豎直安裝孔21-2-1，豎直安裝孔21-2-1的孔距和水平安 裝孔21-1-1的孔距相等，豎直安裝孔21-2-1位于水平安裝孔21-1-1的中垂線上，且最下方 的豎直安裝孔21-2-1與中垂線上的水平安裝孔21-1-1的距離等于水平安裝孔21-1-1的孔 距。
[0037]固定裝置通過絲釘31安裝在定位裝置的夾板21上。所述絲釘31包括絲釘帽和絲 桿，所述絲桿包括第一絲桿31-1和第二絲桿31-2,第一絲桿31-1的一端與絲釘帽連接，第一 絲桿31-1的另一端與第二絲桿31-2連接，第一絲桿31-1的直徑大于安裝孔12-1的直徑，第 二絲桿31-2插入安裝孔12-1內(nèi)并與安裝孔12-1緊配合;且第一絲桿31-1靠近絲釘帽的位置 設(shè)置有外螺紋。
[0038]所述固定裝置包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái)12,在平臺(tái)12的外側(cè)設(shè)置有若干等距分布 的安裝孔12-1，安裝孔12-1與定位裝置的夾板21上的水平安裝孔21-1-1和豎直安裝孔21-2-1相對(duì)應(yīng)配合，水平安裝孔21-1-1的孔距和豎直安裝孔21-2-1的孔距相等，豎直安裝孔 21-2-1位于水平安裝孔21-1-1的中垂線上，且最下方的豎直安裝孔21-2-1與中垂線上的水 平安裝孔21-1-1的距離等于水平安裝孔21-1-1的孔距;平臺(tái)12的內(nèi)側(cè)為弧形曲面12-2?；?形曲面可以包裹圓盤巖樣弧度的2V3,便于邊裂縫的切割。
[0039]在本實(shí)施例中，所述安裝孔12-1為三個(gè)，分別為左安裝孔35、中安裝孔33和右安裝 孔34;所述水平安裝孔21-1-1為三個(gè)，分別為左水平安裝孔29、中水平安裝孔27和右水平安 裝孔28;豎直安裝孔21-2-1為一個(gè)，豎直安裝孔21-2-1位于左水平安裝孔29、中水平安裝孔 27和右水平安裝孔28的中垂線上，且豎直安裝孔21-2-1與中水平安裝孔27、左水平安裝孔 29與中水平安裝孔27和右水平安裝孔28與中水平安裝孔27的距離相等；中安裝孔33與夾板 21上的中水平安裝孔27對(duì)應(yīng)，左安裝孔35與夾板21的左水平安裝孔29對(duì)應(yīng)，右安裝孔34與 夾板21上的右水平安裝孔28對(duì)應(yīng)。
[0040] 為了使固定裝置受力均勻，在平臺(tái)12的外側(cè)安裝有薄鋼板40,薄鋼板40上設(shè)置有 與安裝孔12-1相對(duì)應(yīng)的圓孔，圓孔的直徑小于第一絲桿31-1的直徑。薄鋼板把絲釘傳遞的 點(diǎn)力轉(zhuǎn)換成面力施加在固定裝置上，使固定裝置受力較均勻，且提高了固定裝置的承載能 力。
[0041] -種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的方法，所述裂縫包括邊裂縫和中心裂 縫，當(dāng)制作邊裂縫和中心圓孔時(shí)，步驟如下：步驟一、將夾板21通過固定安裝孔21-1-2安裝 在定位裝置的平臺(tái)虎鉗24上，并通過虎鉗底座16上的定位孔17將定位裝置安裝到巖石研磨 機(jī)41的電磁鐵7的定位圓柱5上，使夾板21與巖石研磨機(jī)41的電動(dòng)機(jī)的輸出軸平行;步驟二、 將第一轉(zhuǎn)接頭2安裝到電動(dòng)機(jī)的輸出軸上并安裝切割片3;步驟三、向夾板21的中水平安裝 孔27內(nèi)插入一個(gè)絲釘31并擰緊，左水平安裝孔29和右水平安裝孔28內(nèi)分別插入一個(gè)絲釘 31，并擰進(jìn)3~4個(gè)絲簡單固定；步驟四、將平臺(tái)12-1上的左安裝孔35、中安裝孔33和右安裝 孔34依序分別與對(duì)應(yīng)夾板21上的左水平安裝孔29、中水平安裝孔27和右水平安裝孔28內(nèi)絲 釘31的第二絲桿31-2相對(duì)應(yīng)，將固定裝置初步定位在夾板21上;步驟五、將圓盤巖樣水平放 到固定裝置內(nèi)，弧形凹槽12-2將圓盤巖樣包裹，通過擰動(dòng)平臺(tái)虎鉗24的轉(zhuǎn)軸22夾緊圓盤巖 樣，此時(shí)，圓盤巖樣與切割片所在平面垂直;步驟六、將各個(gè)絲釘31擰緊，使固定裝置進(jìn)一 步夾緊圓盤巖樣;步驟七、松動(dòng)轉(zhuǎn)盤20上的定位絲20-1，將轉(zhuǎn)盤20轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使指針19指向刻 度盤18上的90°刻度線，使夾板21與切割片3平行，然后擰緊定位絲20-1;步驟八、轉(zhuǎn)動(dòng)巖石 研磨機(jī)41的三維操作桿9使切割片的最低點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓盤巖樣的圓心，然后轉(zhuǎn)動(dòng)三維操作桿9中 的左右操作桿手柄和上下操作手柄，使切割片3最右點(diǎn)/最左點(diǎn)與圓盤巖樣左端/右端接觸， 啟動(dòng)巖石研磨機(jī)41的電動(dòng)機(jī)并打開水管，操作三維操作桿9中左右操作桿手柄控制左/右邊 裂縫的切割長度，并記錄進(jìn)尺量，當(dāng)達(dá)到切割長度，轉(zhuǎn)動(dòng)上下操作手柄，使左/右邊裂縫上下 切透，完成邊裂縫的切割，將切割片退出，關(guān)掉電動(dòng)機(jī)和水管;步驟九，松動(dòng)定位絲20-1，將 轉(zhuǎn)盤20恢復(fù)原位，使指針19指向刻度盤18的零刻度線，然后擰緊定位絲20-1，將第一轉(zhuǎn)接頭 2和切割片4取下，將第二轉(zhuǎn)接頭14安裝到電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，并將鉆頭6安裝到第二轉(zhuǎn)接頭 14上;步驟十、擰掉夾板21上左水平安裝孔29和右水平安裝孔28內(nèi)的絲釘，使固定裝置及圓 盤巖樣繞中水平安裝孔27內(nèi)的絲釘旋轉(zhuǎn)90°，使平臺(tái)12上的右安裝孔34與夾板21上的豎直 安裝孔21-2-1對(duì)應(yīng)，向豎直安裝孔21-2-1內(nèi)插入絲釘并擰緊;步驟^^一、操作三維操作桿9， 使鉆頭6的頂點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓盤巖樣的圓心，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，打開水管，操作三維操作桿9中的前后操 作手柄，使鉆頭6緩慢鉆進(jìn)，鉆進(jìn)圓盤巖樣厚度的一半時(shí)，退出鉆頭6;步驟十二、擰掉夾板21 的豎直安裝孔21-2-1內(nèi)的絲釘，使固定裝置及圓盤巖樣繞中水平安裝孔27內(nèi)的絲釘旋轉(zhuǎn) 180°，平臺(tái)12上的左安裝孔35與豎直安裝孔21-2-1對(duì)應(yīng)，并再次往豎直安裝孔21-2-1內(nèi)插 入絲釘并擰緊;步驟十三、無需進(jìn)行鉆頭6與圓盤巖樣圓心的對(duì)準(zhǔn)，重復(fù)步驟十一，得到圓盤 巖樣的中心圓孔，退出鉆頭6,關(guān)掉電動(dòng)機(jī)和水管;步驟十四、擰動(dòng)平臺(tái)虎鉗24的轉(zhuǎn)軸22使圓 盤巖樣被放開取下，并松動(dòng)定位絲20-1，將轉(zhuǎn)盤20恢復(fù)原位，使指針19指向刻度盤18的零刻 度線，并取下固定裝置和夾板上的絲釘。
[0042] 得到的帶有中心圓孔和邊裂縫的圓盤巖樣如圖16所示。
[0043] 當(dāng)制作中心裂縫時(shí)，步驟如下:步驟一、將夾板21通過固定安裝孔21-1-2安裝在定 位裝置的平臺(tái)虎鉗24上，并通過虎鉗底座16上的定位孔17將定位裝置安裝到巖石研磨機(jī)41 的電磁鐵7的定位圓柱5上，使夾板21與巖石研磨機(jī)的電動(dòng)機(jī)的輸出軸平行;步驟二、將第一 轉(zhuǎn)接頭2安裝到電動(dòng)機(jī)的輸出軸上并安裝切割片3,并在切割片3的外側(cè)安裝銅墊片4;步驟 三、向夾板21的中水平安裝孔27內(nèi)插入一個(gè)絲釘31并擰緊，左水平安裝孔29和右水平安裝 孔28內(nèi)分別插入一個(gè)絲釘31，并擰進(jìn)3~4個(gè)絲簡單固定;步驟四、將平臺(tái)12-1上的左安裝孔 35、中安裝孔33和右安裝孔34依序分別與對(duì)應(yīng)夾板21上的左水平安裝孔29、中水平安裝孔 27和右水平安裝孔28內(nèi)絲釘31的第二絲桿31-2-2相對(duì)應(yīng)，將固定裝置初步定位在夾板21 上;步驟五、將圓盤巖樣水平放到固定裝置內(nèi)，弧形凹槽12-2將圓盤巖樣包裹，通過擰動(dòng)平 臺(tái)虎鉗24的轉(zhuǎn)軸22夾緊圓盤巖樣，此時(shí)，圓盤巖樣與切割片所在平面垂直;步驟六、將各個(gè) 絲釘31擰緊，使固定裝置進(jìn)一步夾緊圓盤巖樣;步驟七、操作三維操作桿9使切割片3的最 低點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓盤巖樣的圓心，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，打開水管，操作三維操作桿9中的上下操作手柄，使 切割片3緩慢進(jìn)入，進(jìn)刀5毫米時(shí)，提速操作，直至進(jìn)刀至銅墊片臨近圓盤巖樣表面，再次緩 慢轉(zhuǎn)動(dòng)上下操作桿手柄，直至銅墊片4接觸圓盤巖樣的表面停止進(jìn)刀，并快速退切割片，關(guān) 掉電動(dòng)機(jī)和水管;步驟八、擰掉夾板21上左水平安裝孔29和右水平安裝孔28內(nèi)的絲釘，使固 定裝置及圓盤巖樣繞中水平安裝孔27內(nèi)的絲釘旋轉(zhuǎn)180°，左水平安裝孔29與平臺(tái)12上的右 安裝孔34對(duì)應(yīng)，右水平安裝孔28與左安裝孔35對(duì)應(yīng)，并再次向左水平安裝孔29和右水平安 裝孔28內(nèi)插入絲釘31，并擰緊;步驟九、無需進(jìn)行切割片最低點(diǎn)與圓盤巖樣圓心的對(duì)準(zhǔn)，重 復(fù)步驟七，對(duì)圓盤巖樣另一個(gè)面進(jìn)行切割，得到圓盤巖樣的中心裂縫;步驟八、擰動(dòng)平臺(tái)虎 鉗24的轉(zhuǎn)軸22使圓盤巖樣被放開取下，并松動(dòng)定位絲20-1，將轉(zhuǎn)盤20恢復(fù)原位，使指針19指 向刻度盤18的零刻度線，并取下固定裝置和夾板上的絲釘。
[0044] 得到的帶有中心裂縫的圓盤巖樣如圖17所示。
[0045] 本實(shí)施例中，所采用的巖石研磨機(jī)41為RSG-2000巖石研磨機(jī)。
[0046] 本實(shí)用新型中制作的中心裂縫包括內(nèi)裂縫和外裂縫，外裂縫的半長為ai，內(nèi)裂縫 的半長為ao,幾何示意圖如圖15所示，計(jì)算公式如下：

[0049] 其中，B為圓盤巖樣的厚度;Rc為銅墊片的半徑;R為切割片的半徑。在切割中心裂 縫時(shí)，不再需要進(jìn)行記錄三維操作桿的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，通過上述公式即可得知中心裂縫的長 度，避免由于記錯(cuò)造成切割失敗。
[0050] 比方說，以厚度B為50mm，直徑為160mm的圓盤巖樣為例，
[0051] 當(dāng)用直徑為110mm切割片，直徑為20_的銅墊片時(shí)，根據(jù)上述公式可得到：
[0052] aimax=54 · 08mm，a〇max = 42 · 43mm 〇
[0053] 當(dāng)用直徑為100mm切割片，直徑為30mm的銅墊片時(shí)，根據(jù)上述公式可得到：
[0054] aimin=47 · 70mm，a〇min = 30 · 00mm〇
[0055] 在具體操作過程中，制備邊裂縫、中心裂縫和中心圓孔可分別制作，并且還可以根 據(jù)試驗(yàn)需要精確制備不同長度的圓盤巖樣單邊裂縫或多邊裂縫，精確制備偏心圓孔等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括定位裝置、固 定裝置、轉(zhuǎn)接頭、切割片（3)和鉆頭(6);轉(zhuǎn)接頭安裝在巖石研磨機(jī)(41)的電動(dòng)機(jī)的輸出軸 上，切割片和鉆頭安裝在對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接頭上，定位裝置安裝在巖石研磨機(jī)(41)的電磁鐵(7) 上，電磁鐵(7)上設(shè)置有定位圓柱(5)，定位圓柱(5)與定位裝置的定位孔（17)相配合，固定 裝置通過絲釘(31)安裝在定位裝置的夾板(21)上;所述固定裝置包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的平臺(tái) (12)，在平臺(tái)（12)的外側(cè)設(shè)置有若干等距分布的安裝孔（12-1)，安裝孔（12-1)與定位裝置 的夾板(21)上的水平安裝孔(21-1-1)和豎直安裝孔(21-2-1)相對(duì)應(yīng)配合，水平安裝孔(21-1-1)的孔距和豎直安裝孔(21-2-1)的孔距相等，豎直安裝孔(21-2-1)位于水平安裝孔(21-1-1)的中垂線上，且最下方的豎直安裝孔(21-2-1)與中垂線上的水平安裝孔(21-1-1)的距 離等于水平安裝孔(21-1-1)的孔距;平臺(tái)（12)的內(nèi)側(cè)為弧形曲面(12-2)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于：所述定位裝置為平臺(tái)虎鉗（24)，包括虎鉗底座（16)、刻度盤（18)、轉(zhuǎn)盤（20)、夾板 (21)、活動(dòng)鉗口（24-1)和固定鉗口（24-2);虎鉗底座（16)的一側(cè)設(shè)置有定位孔(17)，定位孔 (17)與巖石研磨機(jī)(41)上的定位圓柱(5)對(duì)應(yīng)，在虎鉗底座（16)上固定有刻度盤(18)，刻度 盤(18)上安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(20)，在轉(zhuǎn)盤(20)上與刻度盤(18)的零刻度線相對(duì)應(yīng)的位置 安裝有指針（19)，在平臺(tái)虎鉗（24)的活動(dòng)鉗口（24-1)和固定鉗口（24-2)均安裝有夾板 (21);所述夾板(21)包括橫板(21-1)和豎板(21-2)，豎板(21-2)固定在橫板(21-1)的中部， 橫板（21-1)上設(shè)置有若干固定安裝孔（21-1-2)和若干用于安裝固定裝置的水平安裝孔 (21-1-1)，水平安裝孔（21-1-1)高于平臺(tái)虎鉗（24)的上端面，夾板（21)通過固定安裝孔 (21-1-2)安裝在平臺(tái)虎鉗(24)的活動(dòng)鉗口（24-1)和固定鉗口（24-2)上;所述豎板(21-2)上 設(shè)置有若干用于安裝固定裝置的豎直安裝孔(21-2-1)，豎直安裝孔(21-2-1)的孔距和水平 安裝孔(21-1-1)的孔距相等，豎直安裝孔(21-2-1)位于水平安裝孔(21-1-1)的中垂線上， 且最下方的豎直安裝孔(21-2-1)與中垂線上的水平安裝孔(21-1-1)的距離等于水平安裝 孔(21-1-1)的孔距。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特 征在于:所述安裝孔（12-1)為三個(gè)，分別為左安裝孔(35)、中安裝孔(33)和右安裝孔(34); 所述水平安裝孔(21-1-1)為三個(gè)，分別為左水平安裝孔(29)、中水平安裝孔(27)和右水平 安裝孔(28);豎直安裝孔(21-2-1)為一個(gè)，豎直安裝孔(21-2-1)位于左水平安裝孔(29)、中 水平安裝孔(27)和右水平安裝孔(28)的中垂線上，且豎直安裝孔(21-2-1)與中水平安裝孔 (27)、左水平安裝孔(29)與中水平安裝孔(27)和右水平安裝孔(28)與中水平安裝孔(27)的 距離相等；中安裝孔（33)與夾板（21)上的中水平安裝孔（27)對(duì)應(yīng)，左安裝孔（35)與夾板 (21)的左水平安裝孔(29)對(duì)應(yīng)，右安裝孔(34)與夾板(21)上的右水平安裝孔(28)對(duì)應(yīng)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于:在刻度盤（18)上設(shè)置有導(dǎo)槽，轉(zhuǎn)盤(20)上與導(dǎo)槽相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有通孔，導(dǎo)槽內(nèi) 的定位絲(20-1)向上穿過通孔將轉(zhuǎn)盤(20)固定在刻度盤(18)上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述絲釘(31)包括絲釘帽和絲桿，所述絲桿包括第一絲桿(31-1)和第二絲桿(31-2)， 第一絲桿(31-1)的一端與絲釘帽連接，第一絲桿(31-1)的另一端與第二絲桿(31-2)連接， 第一絲桿(31-1)的直徑大于安裝孔(12-1)的直徑，第二絲桿(31-2)插入安裝孔(12-1)內(nèi)并 與安裝孔(12-1)緊配合;且第一絲桿(31-1)靠近絲釘帽的位置加工有外螺紋。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特 征在于:在平臺(tái)（12)的外側(cè)安裝有薄鋼板(40)，薄鋼板(40)上設(shè)置有與安裝孔（12-1)相對(duì) 應(yīng)的圓孔，圓孔的直徑小于第一絲桿(31-1)的直徑。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在圓盤巖樣上制作裂縫和中心圓孔的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述轉(zhuǎn)接頭包括第一轉(zhuǎn)接頭(2)和第二轉(zhuǎn)接頭（14)，第一轉(zhuǎn)接頭(2)包括連接件ΙΟΙ) 和連接桿 I (2-2 )， 連接件 I (2-1) 的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋孔， 連接件 I (2-1) 的 另一端與連接 桿1(2-2)的一端連接;連接件1(2-1)的截面為正六邊形;連接桿1(2-2)的另一端設(shè)置有外 螺紋，切割片安裝在連接桿1(2-2)上，且在切割片的外側(cè)安裝有銅墊片（4);第二轉(zhuǎn)接頭 (14)包括連接件Π (14-1)和連接桿Π (14-2)，連接件Π (14-1)的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋孔，連 接件Π (14-1)的另一端與連接桿Π (14-2)的一端連接;連接件Π (14-1)的截面為正六邊 形;連接桿Π (14-2)的另一端設(shè)置有外螺紋，鉆頭安裝在連接桿Π (14-2)上，連接桿Π (14-2)的長度小于連接桿1(2-2)的長度。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK205642956SQ201620393572
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】張盛, 王東坤, 魯義強(qiáng), 袁瑞甫, 李振峰
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)