[发明专利]一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置及方法

说明书

本发明提供了一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置，涉及岩石动力学试验技术领域，包括对所述节理岩体试样端部与节理面进行容纳的承压壳体装置和对所述节理岩体试样进行液体充填、增加压力及液压监测的液体施加装置，承压壳体装置为人工节理岩体试样提供密封承压环境，液体施加装置为人工节理岩体试样填充液体并施加压力。本发明还提供了一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置。本发明提供的SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置及其方法，与现有的分离式霍普金森压杆设备配合使用，不仅可以有效探究应力波在充液节理岩体中的传播规律，充填液体类型多样化，而且装置便于组装拆卸，能够很好地完成岩石动力学相关测试任务。

技术领域

本发明涉及岩石动力学试验技术领域，特别涉及一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置及方法。

背景技术

在地震或爆破等动态荷载作用下，会引起应力波的产生与传播，对以岩体为主的地下工程的安全性造成影响。天然岩体中结构面的存在，不仅降低了岩体强度等力学性质，更对应力波在岩体结构面中的传播有着较大影响。当岩体中含有节理时，应力波的传播特性会发生明显的改变，从而引起应力波的一些特性如能量参数等发生改变。

在节理岩体动态特性及应力波传播影响的探究中，分离式霍普金森压杆装置是常用的测试设备之一。在实际工程应用中，节理岩体的节理面位置常含有充填物质，如水、油等液体介质较为常见。因此对于充液节理岩体情况的动力测试工作，显得尤为重要。但当前分离式霍普金森压杆装置测试中，较少地涉及岩体试样节理面处施加液体情况，不能很好地满足岩石动力学试验研究与实际工程的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置，以便更好地完成岩石动力学相关测试任务。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加装置，包括对所述节理岩体试样端部与节理面进行容纳的承压壳体装置和对所述节理岩体试样进行液体充填、增加压力及液压监测的液体施加装置；所述承压壳体装置包括金属壳体，所述金属壳体的两端面设置用于安置所述节理岩体试样的孔洞，所述金属壳体在所述孔洞与所述节理岩体试样接触部位设置第一密封件，所述液体施加装置包括液体增压泵、设置在所述金属壳体上部的增压泵端部阀门、设置在所述金属壳体下部的液体进出阀门、设置在所述金属壳体内侧壁的液体压强传感器，所述液体增压泵与所述增压泵端部阀门通过导管连接，所述液体压强传感器与压强量值显示仪连接，所述金属壳体与所述增压泵端部阀门和液体进出阀门的接触处内侧设置有第二密封件，所述金属壳体通过液体进出阀门填充充填液体。

进一步地，所述节理岩体试样设置在分离式霍普金森压杆之间，所述节理岩体试样为两段圆柱体，分别与所述分离式霍普金森压杆的入射杆与透射杆接触。

进一步地，所述充填液体为水、水溶液、油、或其他液体材料。

进一步地，所述金属壳体由上、下两个半圆筒部分连接而成的圆柱状壳体，所述金属壳体的两端圆面设置所述孔洞，所述两半圆筒部分两侧分别设置固定连接片，所述固定连接片通过螺丝螺母组合连接在一起，从而将所述两半圆筒部分连接在一起形成所述金属外壳。

进一步地，所述固定连接片由内层的橡胶密封层与外层的金属垫层组成，所述螺丝螺母组合包括螺母与螺丝，所述螺丝穿过固定连接片上的通孔与所述螺母配合使用。

进一步地，所述第一密封件和第二密封件由柔性有机材料制成，所述第一密封件由两个半圆部分构成，分别设置在所述金属壳体上、下两个半圆筒部分与所述节理岩体试样的接触部位，所述第一密封件在两个半圆部分的连接位置设有密封接触层。

本发明还提供了一种SHPB用充液节理岩体试样液体施加方法，包括如下步骤：

将节理岩体试样置于金属外壳的孔洞中，并用第一密封件对节理岩体试样与孔洞的接触位置密封；