[实用新型]一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置

说明书

技术领域

本发明为一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置，属于岩石力学实验领域。

背景技术

在当前水电、交通工程快速发展，以及浅部资源逐渐枯竭的时代背景下，深部地下空间的利用、深部矿产资源的开采逐渐进入常态。然而，岩体深部力学环境具有与“常规加载”迥异的特征：深部岩体所处的并非单调加载条件，而是经历了临空面形成伴随的原岩高应力加、卸载，以及循环多次的外界动力作用(爆破或机械凿岩震动，覆岩断裂冒落、岩爆和微震等)的同步、混合的动态扰动过程。到目前为止，由于人们缺乏深部岩石力学工程经验，对上述动态加载条件下的深部岩体力学响应的研究与认识，难以有效预测和控制深部岩石工程可能出现的各种病害、事故甚至灾难，因此，研制相应的岩体三轴动态加载实验装置，开展高围压及动态扰动条件下岩石的力学响应研究，进一步明确深部岩石的力学特性是十分必要的。

目前，岩石在三轴围压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，这是现存实验方法与实验装置所没有考虑的。实现岩石三轴动态冲击加载实验，不但能够弥补现有岩石力学实验方法的缺憾，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，研制相应的岩体三轴动态加载实验装置，开展高围压及动态扰动条件下岩石的力学响应研究，提供一种其结果与工程实际更为符合的三轴加载岩石霍普金森动态冲击加载装置。

本发明的技术方案：一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置，其特征在于对岩石施加一定强度的三轴围压与不同加载率的冲击载荷。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，输入杆处设有冲头、发射管及压缩气体容器，冲头和输入杆之间设有测速系统，在输入杆和输出杆上贴有应变片，应变片的监测数据存储在瞬态波形存储器中。试件位于压力容器中，三轴围压通过液压传动装置进行调节和控制。压力容器为油压容器，试样两端由端板夹持，油压容器的密封系统包括防尘盖、杆密封、容器盖和防松螺母，油压压力由针状阀调节。

本发明主要优点在于：克服了前人在岩石动力扰动方面的研究中均存在的一个共同问题，即孤立地研究原岩高应力下岩石的力学性质或只受动态冲击荷载下岩石的损伤规律和机制，没有顾及两者协同作用的影响。针对深部岩石在高应力环境下受外界动力扰动的问题，研制一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置，能够在实验室条件下实现岩石试样在三轴围压状况下的动态冲击加载，以更好地模拟深部岩体的复杂受力特性。结合环境应力场和动态冲击加载方法，可以深入研究应力场和率效应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动态荷载下三轴应力场的研究提供了有效的实验手段。

附图说明

图1为本发明一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置示意图；

图中各符号表示：

1、压缩气体容器2、发射管

3、冲头4、测速系统

5、应变片6、输入杆

7、输出杆8、压力容器

9、液压传动装置10、瞬态波形存储器

11、试件

图2为本发明的三轴油压容器示意图；

图中各符号表示：

12、端板 13、防尘盖

14、杆密封 15、针状阀

16、防松螺母 17、容器盖

具体实施方式

本发明是一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置，能够对岩石施加一定强度的三轴围压与不同加载率的冲击载荷。

如图1所示，本发明的一种基于三轴加载的岩石霍普金森动态冲击加载装置，包括试件11，试件11的左右两端分别设有输入杆6、输出杆7，输入杆处设有冲头3、发射管2及压缩气体容器1，冲头和输入杆之间设有测速系统4，在输入杆6和输出杆7上贴有应变片5，应变片5的监测数据存储在瞬态波形存储器10中。试件11位于压力容器8中，三轴围压通过液压传动装置9进行调节和控制。

如图2所示，压力容器8为油压容器，试样11两端由端板12夹持，油压容器的密封系统包括防尘盖13、杆密封14、容器盖17和防松螺母16，油压压力由针状阀15调节。

具体工作原理(操作步骤)为：

1、将套有橡胶套的岩石试件11装入压力容器8进行密封，利用液压传动装置9提供的轴向油压和端板12将试件两端夹紧，再用侧向压力系统使试件周围施加一定围压。