[发明专利]动静组合加载含瓦斯煤孔隙压力响应和损伤破坏测定装置

权利要求书

1.一种动静组合加载含瓦斯煤孔隙压力响应和损伤破坏测定装置，其特征在于：包括透射杆、入射杆、围压密封单元、围压加载驱动单元、气体调节单元、超高频气体压力变送器、气体压力数据采集处理单元、轴向静载加载驱动单元、子弹发射单元、声发射数据采集处理单元、应力波数据采集处理单元和高速摄像机；透射杆的端头的端面开设第一左气体开孔，透射杆的端头的侧壁外表面开设第二左气体开孔，透射杆的端头的侧壁内部开设左气体流动孔道，第一左气体开孔经左气体流动孔道连通第二左气体开孔；入射杆的端头的端面开设第一右气体开孔，入射杆的端头的侧壁外表面开设第二右气体开孔，入射杆的端头的侧壁内部开设右气体流动孔道，第一右气体开孔经右气体流动孔道连通第二右气体开孔；所述围压密封单元包括围压室、密封盖和透明热缩管；围压室的左侧开设左开孔，透射杆穿过左开孔伸入围压室内，围压室的左侧于左开孔的边沿位置开设左密封圈凹槽，左密封圈凹槽内装配有密封圈；围压室的右侧开设右开孔，入射杆穿过右开孔伸入围压室内，围压室的右侧于右开孔的边沿位置开设右密封圈凹槽，右密封圈凹槽内装配有密封圈；透明热缩管位于围压室内，透明热缩管内放置试件，透射杆和入射杆从透明热缩管的两侧伸入，透射杆的端头的端面和入射杆的端头的端面共同贴合试件；围压室的开口密封连接密封盖，密封盖上设置进油孔、排油孔和排气孔，围压室内充满液压油，进油孔和排油孔经液压管路连接围压加载驱动单元；第二左气体开孔和第二右气体开孔经气体管路连接气体调节单元和超高频气体压力变送器，超高频气体压力变送器经信号电缆连接气体压力数据采集处理单元；

所述气体调节单元包括气瓶组和真空泵；所述气瓶组包括装有吸附性气体的气瓶和装有非吸附性气体的气瓶；第二左气体开孔经第一左气体管路连接气瓶组，第二左气体开孔经第二左气体管路连接超高频气体压力变送器；第二右气体开孔经第一右气体管路连接真空泵，第二右气体开孔经第二右气体管路连接超高频气体压力变送器；第一左气体管路上设置有第一阀门，第二左气体管路上设置有第二阀门，第一右气体管路上设置有第三阀门，第二右气体管路上设置有第四阀门；

开启第一阀门、第二阀门、第四阀门、第三阀门和真空泵，对试件及气体管路抽真空至负压，关闭第二阀门、第四阀门、第三阀门和真空泵；开启气瓶组中装有吸附性气体的气瓶上的气瓶阀门，对试件充入设定压力的吸附性气体，吸附设定时间后开启第二阀门和第四阀门，开启气体压力数据采集处理单元，气体压力数据采集处理单元通过与第二左气体开孔连接的超高频气体压力变送器和与第二右气体开孔连接的超高频气体压力变送器监测气压，以判断试件对气体吸附、解吸达到平衡，在判断试件对气体吸附、解吸达到平衡后，关闭第一阀门和气瓶组中装有吸附性气体的气瓶上的气瓶阀门；

透射杆或入射杆上设置有轴压加载端，轴向静载加载驱动单元动力连接轴压加载端，轴压加载端对透射杆及入射杆轴向加载；入射杆远离入射杆端头的一端设置子弹发射单元，子弹发射单元发射出的子弹撞击入射杆并作用试件，透射杆处设置有吸收杆；

发射子弹对试件施加冲击动载时，气体压力数据采集处理单元通过与第二左气体开孔连接的超高频气体压力变送器和与第二右气体开孔连接的超高频气体压力变送器监测试件两端的气压，进而得到试件中的孔隙气体压力变化，试件两端的压力变化均值近似为孔隙压力变化，具体公式如下：

p_k＝(p_i+p_r)/2

式中：p_k为孔隙压力；p_i为第二右气体管路连接的超高频气体压力变送器测得的气体压力；p_r为第二左气体管路连接的超高频气体压力变送器测得的气体压力；

试件侧壁设置若干个声发射传感器，声发射传感器经信号电缆连接声发射数据采集处理单元；入射杆和透射杆的外壁均贴附有应变片，应变片经信号电缆连接应力波数据采集处理单元；围压室的一侧开设透明视窗，视窗旁设置高速摄像机，高速摄像机朝向视窗拍摄。

2.根据权利要求1所述的动静组合加载含瓦斯煤孔隙压力响应和损伤破坏测定装置，其特征在于：所述轴压加载端设置为液压加载压头，轴向静载加载驱动单元设置为液压油泵，液压油泵经液压管路连接液压加载压头。

3.根据权利要求1所述的动静组合加载含瓦斯煤孔隙压力响应和损伤破坏测定装置，其特征在于：所述围压加载驱动单元设置为液压油泵。