[实用新型]动态渗流组合加载岩石力学实验装置

说明书

技术领域

本发明为动态渗流组合加载岩石力学实验装置，属于岩石力学实验领域。

背景技术

岩石的多场耦合问题是目前岩石力学一个重要的研究课题，具有非常重要的工程背景和意义。许多地下岩石工程中，如地下存储洞库、大坝坝基、地下引水隧洞等均存在多重因素耦合效应。地下水的存在通常会使得水与岩石发生相互耦合作用，同时，渗透水中的化学成分复杂多样，不断侵蚀着岩石内部，对岩石材料破坏亦有很大影响。而煤岩动态抗拉性能作为岩石力学研究的热点之一，其对于煤岩稳定性控制、爆破工程参数选取、冲击地压灾害机理研究等均具有重要意义，因此有必要开展岩石在渗流和动态加载条件下的力学特性试验，分析岩石在渗流场中受强动载荷时的稳定性问题。

目前，岩石在渗流场或者动载情况下的力学特性实验已经成熟，但将两者耦合试验的方法还较少，这是现存实验装置所没有考虑的。实现岩石渗流动态组合加载实验，不但能够弥补现有岩石力学实验装置的缺憾，而且能为深部岩体工程的失稳与防护研究提供准确的岩石特征参数。

发明内容

本发明根据深部开采中岩石受力特点，针对现存岩石力学实验装置将渗流和动压分开考虑的缺陷，提供一种其结果与工程实际更为符合的动态渗流组合加载实验装置。

本发明的技术方案：一种动态渗流组合加载岩石力学实验装置，其特征在于对岩石顶底施加一定强度的渗压与不同强度和延时的冲击载荷。其试验装置包括试件，试件的左右两端分别设有输入杆、输出杆，输出杆的外端设置有吸收杆，在吸收杆处设有阻尼器，输入杆处设有冲头、冲头发射机构及高压气罐，在输入杆和输出杆上贴有应变片，试件上下两端连接有导管，导管连接着阀门和溶液存储室。两个溶液存储室中流出的溶液分别对岩样施加底部渗压和顶部渗压。另外有数据采集处理系统，其通过贴在输入杆和输出杆上的应变片实时进行数据采集。

本发明主要优点在于：在实验室条件下实现岩石试样在渗流场状况下的动态冲击加载，能够更好地模拟深部岩体的复杂受力特性。结合环境渗流场和动态冲击加载方法，可以深入研究应力场和渗流场耦合条件下的岩石动态受载多参量物理力学性质指标的监测和分析，使实验结果更好指导工程实际生产，并为解决岩石力学工程中的渗流和应力课题提供有效的实验手段。

附图说明

图1为本发明动态渗流组合加载岩石力学实验装置的结构示意图。

图中各符号表示：

1、高压气罐2、冲头发射机构

3、冲头4、输入杆

5、应变片6、试件

7、吸收杆8、阻尼器

9、溶液存储室10、阀门

11、导管 12、数据采集处理系统

13、输出杆

具体实施方式

本发明的动态渗流组合加载岩石力学实验装置，是对岩石顶底施加一定强度的渗压与不同强度和延时的冲击载荷。

如图1所示，本发明的动态渗流组合加载岩石力学实验装置，包括试件6，试件6的左右两端分别设有输入杆4、输出杆13，输出杆13的外端设置有吸收杆7，在吸收杆7处设有阻尼器8，输入杆4处设有冲头3、冲头发射机构2及高压气罐1，在输入杆4和输出杆13 上贴有应变片5，试件上下两端连接有导管11，导管连接着阀门10和溶液存储室9。两个溶液存储室9中流出的溶液分别对岩样施加底部渗压和顶部渗压。另外有数据采集处理系统12，其通过贴在输入杆4和输出杆13上的应变片5采集数据。

具体工作原理(操作步骤)为：

1、通过外加高压气罐1对冲头发射机构2输入高压气体，驱动冲头3前进。

2、冲头3撞击输入杆4实现试件的动态加载过程，并将一部分能量传递给输出杆13。

3、两个溶液存储室9分别连接岩样6的底部和顶部，流出的溶液对岩样6分别施加底部渗压和顶部渗压，其中，所施底部渗压大于顶部渗压，两者渗压差为试验所需渗压值。从而实现试件6的动态渗流组合加载。

4、数据采集处理系统12通过贴在输入杆4和输出杆13上的应变片5采集数据进行后处理。

实施例

1、制备试样：直径70mm，长35mm。

2、溶液存储室9中装有调制好的溶液，打开阀门10利用导管11分别将渗压施加到岩样 6的底部和顶部，其中底部渗压大于顶部渗压，两者渗压差即为试验中所需渗压值。

3、调好数据采集系统，等待触发。

4、通过高压气罐1向冲头发射机构2充入高压气体。

5、打开冲头发射机构2上的开关，冲头3在高压气体推动下冲击输入杆4，应力波作用试样6和输出杆8；同时，数据采集处理系统12通过贴在输入杆和输出杆13上的应变片5 实现数据采集。