[发明专利]动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置及其方法

权利要求书

1.一种动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置，它包括：动载荷加载装置、静载荷加载装置、试件(10)、入射杆(7)、透射杆(21)、数据采集装置(22)、数据处理装置(23)和连接架(8)，在连接架(8)上装有试件(10)，在试件(10)的两端分别装有入射杆(7)和透射杆(21)，试件(10)、入射杆(7)和透射杆(21)在同一直线上，动载荷加载装置对入射杆(7)进行加载，静载荷加载装置对透射杆(21)进行加载，在入射杆(7)和透射杆(21)上贴有应变片(9)，应变片(9)通过导线与数据采集装置(22)相连，数据采集装置(22)与数据处理装置(23)相连，其特征在于：它还包括：液压泵(18)、限位板(11)、高速显微摄像机(14)、裂缝压力加载头(31)、钢丝(25)和加压气囊(27)，在试件(10)上开有预制裂隙(29)，在预制裂隙(29)的一开口端装有限位板(11)，在限位板(11)的两端穿过钢丝(25)，在钢丝(25)的两端装有钢丝预紧夹(26)，加压气囊(27)装在钢丝(25)和限位板(11)所限定的预制裂隙(29)内，加压气囊(27)上装有裂缝压力加载头(31)，裂缝压力加载头(31)穿过限位板(11)并通过液压管线(12)与液压泵(18)相连，在试件(10)的预制裂隙(29)上方装有高速显微摄像机(14)，高速显微摄像机(14)与数据处理装置(23)相连；所述静载荷加载装置包括：静压加载头(15)和静压加载装置(16)，在静压加载装置(16)上装有静压加载头(15)，静压加载头(15)对透射杆(21)进行加载。

2.如权利要求1所述的动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置，其特征在于：所述预制裂隙(29)是开在试件(10)上的通孔，在预制裂隙(29)的另一开口端的钢丝(25)上套有气囊限位管(28)，以保护加压气囊(27)，限位板(11)为圆弧形板，它与试件(10)贴合在一起，在所述裂缝压力加载头(31)上装有加压头固定螺母(24)和螺母垫片(30)，螺母垫片(30)装在限位板(11)上，裂缝压力加载头(31)的外侧有螺纹，通过加压头固定螺母(24)将裂缝压力加载头(31)固定在限位板(11)上。

3.如权利要求2所述的动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置，其特征在于：在所述液压管线(12)上还装有压力表(17)和压力开关(19)。

4.如权利要求3所述的动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置，其特征在于：该试验装置还包括：补偿光源(13)，该补偿光源(13)装在高速显微摄像机(14)附近，为高速显微摄像机(14)提供补充光源。

5.如权利要求4所述的动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置，其特征在于：所述动载荷加载装置包括：液压千斤顶(1)、弹簧(2)、支架(3)、套筒(20)、限位盘(4)、限位机构(5)和冲头(6)，在支架(3)上装有套筒(20)，该套筒(20)与入射杆(7)在同一直线上，在套筒(20)内依次装有弹簧(2)、限位盘(4)和冲头(6)，限位盘(4)的一端与弹簧(2)的一端相连，限位盘(4)的另一端与冲头(6)相连，冲头(6)对入射杆(7)进行加载，液压千斤顶(1)与弹簧(2)的另一端相连，限位机构(5)通过转轴(32)装在支架(3)上，限位机构(5)通过绕着转轴(32)的旋转，来限定限位盘(4)的位置，起到开关的作用。

6.用权利要求5所述的动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置进行试验的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(a)、用静压加载装置(16)对试件(10)进行预加载，预加载的压力达到预定裂隙压力；

(b)、将液压泵(18)的压力调至预定裂隙压力值，关闭压力开关(19)，液压泵(18)对预制裂隙(29)施压至预定裂隙压力，用高速显微摄像机(14)对预制裂隙(29)进行拍摄，将高速显微摄像机(14)拍摄的图像传输给数据处理装置(23)进行处理；

(c)、用静压加载装置(16)继续对试件(10)进行加载，使得加载的压力达到预定静载压力，预定静载压力大于预定裂隙压力，用数据采集装置(22)采集透射杆(21)的应变片(9)的数据，并将其传输给数据处理装置(23)进行处理。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：它还包括：(d)、关闭限位机构(5)，让液压千斤顶(1)将弹簧(2)压缩至预定位置，然后打开限位机构(5)，通过弹簧(2)快速变形加速冲头(6)撞击入射杆(7)，用数据采集装置(22)采集入射杆(7)的应变片(9)的数据，并将其传输给数据处理装置(23)进行处理。