[发明专利]模拟岩爆的钻压一体化试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种模拟岩爆的钻压一体化试验装置，包括真三轴流固耦合试验系统(A)，所述真三轴流固耦合试验系统的上、下、左、右、前、后六个方位分别设置有带压头(1a)的高精度液压缸(1)，前方位的高精度液压缸(1)固定安装在支撑平台(2)上，其特征在于：还包括电钻(3)、滑动板(4)和刚性支架(5)，所述电钻(3)固定安装在滑动板(4)上，电钻(3)的钻头端朝向岩石试样(B)，电钻(3)的尾端与前高精度液压缸(1)的压头(1a)之间加装有90°倒置的工字钢(6)，且电钻(3)的钻头正对岩石试样(B)的中心，所述刚性支架(5)包括固定板(5a)和支撑柱(5b)，滑动板(4)与固定板(5a)通过T形槽上下相连实现滑动连接，每三根支撑柱(5b)为一组，沿着电钻(3)轴线延伸的方向间隔设置有多组支撑柱(5b)共同支承固定板(5a)，每组的三根支撑柱(5b)呈上部分离、下部岔开的状态，支撑柱(5b)的上端焊接在固定板(5a)的正下方，每根支撑柱(5b)的下端安装有一个脚套(5c)，所述支撑平台(2)上设置有与脚套(5c)对应的三条T形轨道(2a)，所述脚套(5c)套在各自对应的T形轨道(2a)上并通过螺栓锁固。

2.根据权利要求1所述的模拟岩爆的钻压一体化试验装置，其特征在于：所述电钻(3)能夹持不同直径的钻头(3a)对岩石试样(B)进行钻孔。

3.根据权利要求2所述的模拟岩爆的钻压一体化试验装置，其特征在于：所述工字钢(6)两端面均粘有橡胶垫(7)。

4.一种利用权利要求1—3中任一项所述的钻压一体化试验装置模拟岩爆的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，试件准备和安装；

制备岩石试样(B)，并将制备好的岩石试样(B)放入真三轴流固耦合试验系统的试样腔中；

第二步，装置安装；

选取合适直径的钻头安装到电钻(3)上，将电钻(3)固定在滑动板(4)上，并紧贴工字钢(6)，然后推动滑动板(4),确保滑动板(4)能够在刚性支架(5)上顺利滑动，再利用螺栓将刚性支架(5)固定在支撑平台(2)上；

第三步，应力加载；

根据试验要求，利用真三轴流固耦合试验系统(A)对岩石试样(B)施加上、下、左、右、后五个方位的应力，并保持应力稳定，设置电钻(3)的一侧不施加应力从而形成临空面；

第四步，岩石钻孔；

控制前高精度液压缸(1)的压头(1a)向前移动，进而推动工字钢(6)，使电钻(3)匀速前进，在岩石试样(B)的临空面中心处进行钻孔；

第五步，岩爆模拟；

待钻孔深度达到试验要求后，停止钻孔，控制前高精度液压缸(1)的压头(1a)向后移动，拆除支撑平台(2)上的电钻(3)、滑动板(4)和工字钢(6)，期间保持岩石试样(B)上、下、左、右、后五个方位的加载应力不变，再将高速摄影机放置在刚性支架(5)上，最后进行上下两个方位的应力加载，模拟岩爆的发生。