[发明专利]可施加动静荷载的气液复合快速跟随油缸及实现方法

说明书

本发明公开了可施加动静荷载的气液复合快速跟随油缸及实现方法，解决了现有加载装置只能单独施加静载与动载、且补压的滞后性的不足，具有结构紧凑、整体密封性好、功能多样的有益效果，具体方案如下：一种可施加动静荷载的气液复合快速跟随油缸，包括缸体，缸体为密封结构，缸体内部空间依次为回程腔、油压腔和储能腔，回程腔和储能腔中可分别通入气体，油压腔内可通入油液，油缸内设置密封件以使得回程腔、油压腔和储能腔相互隔离；缸体内部设置中空加载杆，中空加载杆内活动设置冲击杆，冲击杆一端可与冲击荷载施加系统连接。

技术领域

本发明涉及加载装置领域，尤其是可施加动静荷载的气液复合快速跟随油缸及实现方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着煤炭资源开采深度和开采强度的增加，矿井冲击地压灾害日益加剧，严重地威胁着煤矿开采的安全。同时，我国煤矿地质条件极为复杂，开采煤层大都具有冲击倾向性，尤其过渡到深部开采以后，地下工程原岩应力增大，围岩温度增加，岩石破坏过程强化，巷道围岩变形剧烈，冲击地压已成为许多矿区的第一大灾害。冲击地压主要发生在巷道，能瞬间释放大量能量，引起强烈震动、巷道变形、煤岩瞬间大量冲出，常常造成大量人员伤亡和严重经济损失，已成为煤矿矿井中最严重的灾害之一。到目前为止，由于人们缺乏深部岩石工程经验，煤岩研究与认识相对不足，使得在深部岩石工程当中对突发性的事故和灾害难以做到有效的预测和控制，工程支护设计无法满足深部岩体工程的安全条件，从而产生冲击地压、岩爆等现象，严重威胁着工程人员的人身安全和工程质量。

目前，针对煤岩冲击扰动试验仪器加载装置的研究，已开展了大量的研究工作。

申请号为CN 102012337 A的中国发明专利，公开了《地质力学模型试验的柔性均布压力加载装置》，（王汉鹏李术才王琦李为腾张庆松李智）将液压加载装置、球铰、推力器、柔性传力垫层有机的融合在一起，均布加载效果更好，但是不具有施加冲击的荷载的功能；

申请号为CN 10106996903 A的中国发明专利，公开了《一种用于模拟深埋酮室岩爆的试验装置及方法》，（高富强张坤王晓强刘鹏何朋立郭进军刘翠然），该装置通过一种碟形弹簧片作为弹性加载体,当试验模型被加载到一定应力条件时,碟形弹簧片的变形也达到临界位移,再施加一定荷载后,相对设置呈椭球形的两个碟形弹簧片中的某一片会发生翻转,造成弹性能释放,从而满足岩爆发生的条件。弹簧加载系统所能达到的刚度和荷载有限，不能满足大型试验的要求，且需要通过改变弹簧改变储能大小，难以适应不同试件试验。

申请号为CN 203455238U的中国实用新型专利，公开了一种《深埋隧洞岩爆简易模拟试验系统》，该试验系统通过多根反力钢绞线代替普通试验机的立柱对试件施加反力,试件破坏时反力钢绞线会瞬间收缩,对试件进行破坏能量的迅速补充,满足了岩爆的发生条件。但是无法与其他冲击动力源配合同时施加不同应变率的冲击荷载。

《岩石力学与工程学报》2014年1月份第33卷增1期由贺永胜发表的“气液复合型岩爆模拟加载器研制”一文中公开了气液复合型岩爆模拟加载器，该装置利用蓄能腔压缩气体绝热膨胀来快速补偿试样破坏时加载器的压力突降，但是无法与其他冲击动力源配合同时施加不同应变率的冲击荷载。

综上，发明人发现，现有冲击扰动试验加载装置还存在以下不足之处：

（1）现有的冲击扰动加载装置一般为单独施加静载与动载，无法真实模拟深部煤岩体在动载-静静载-不同应变率扰动荷载的组合受力状态下的煤岩物理力学性质；

（2）无法与现有的冲击动力源（摆锤、重锤、霍布金森杆等）结合，功能较为单一；

（3）普通液压加载装置补压的滞后性，试件受到冲击扰动破坏瞬间，表面荷载难以保持恒定，无法完全还原煤岩受到冲击扰动破坏瞬间的物理力学状态。

发明内容