[发明专利]一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置及试验方法

权利要求书

1.一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，包括：

垫板，所述垫板固定于测试位置；

静态加载液缸，所述垫板顶部固定有所述静态加载液缸；

动态加载液缸，所述垫板顶部与所述静态加载液缸并列布置有液压管路连通的所述动态加载液缸；

竖向扰动杆，所述动态加载液缸顶部连接有用于传递动态载荷的所述竖向扰动杆；

夹具垫板，所述夹具垫板底部连接所述静态加载液缸，且与所述竖向扰动杆动态接触；

传力杆，所述夹具垫板顶部设置有传感器组，所述传感器组上连接有竖直布置的所述传力杆；

承压板，所述承压板包括穿过所述传力杆的上承压板和下承压板；煤体试样杆位于所述上承压板和下承压板之间；所述上承压板底部安装有冲击动态传感器；

以及冲击砝码，所述冲击砝码套设于所述传力杆顶部，用于对煤体试样杆施加冲击载荷；

其中，所述动态加载液缸通过竖向扰动杆与夹具垫板之间的点荷载经传递、转换成为对煤体试样杆的冲击扰动；所述传感器组包括静态传感器、动态传感器及压力传感器，所述静态传感器与所述静态加载液缸连接用于显示静态加载压强；所述动态传感器与所述动态加载液缸连接用于显示动态加载压强，所述压力传感器连接所述静态传感器和所述动态传感器；

其中，所述压力传感器连接在所述传力杆的末端，且所述压力传感器连接所述静态传感器和所述动态传感器，所述静态传感器和所述动态传感器连接在所述夹具垫板顶端，所述静态加载液缸和所述动态加载液缸并列布置于所述夹具垫板底部，且与所述静态传感器和所述动态传感器位置一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，所述静态加载液缸和所述动态加载液缸采用水作为加载液。

3.根据权利要求1所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，最大动态试验力±200KN，动力扰动频率范围0.01-10HZ，相应振幅±25mm。

4.根据权利要求3所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，所述静态加载液缸持续施加蠕变静态应力，最大静态试验力±300KN，试验力准确度±1.0％或±0.5％，位移准确度±0.5％FS。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，所述上承压板和所述下承压板弯曲变形≤0.06°。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，所述冲击砝码附加动载大于等于12吨，最大冲击能量大于150KJ。

7.根据权利要求6所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，所述传力杆顶部具有固定块，所述固定块底部设置有用于放置冲击砝码的卡槽。

8.根据权利要求7所述的一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，其特征在于，所述冲击砝码通过安全锁链连接于下落滑竿上。

9.一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、静态加载液缸向夹具垫板加压，按照位移控制以0.001mm/s速率给试样底部施加垂直静载25MPa，通过静态传感器将载荷传递给煤体试样杆，实现静态力的蠕变加载；

S2、将多组冲击砝码分别放置在卡槽中并套置在传力杆上，进行蠕变冲击扰动试验时，打开卡槽，依次释放冲击砝码，使冲击砝码沿着传力杆自由下落击打上承压板，产生冲击荷载，实现不同重量的砝码自由下落产生应力冲击，并经过动态传感器和传力杆将冲击荷载传递给煤体试样杆；

S3、动态加载液缸采用单轴载荷加载控制，控制竖向扰动杆以2×10-3s-1频率和10KN负荷，按0.5MPa/s加载至10kN；保压1-1.5h后，根据具体工程背景选择性施加不同波形，频率为5Hz，循环100次，进行快速周期性地循环撞击夹具垫板，碰撞所激发的应力波沿着动态传感器传递至煤体试样杆处，这个应力波即为施加的扰动动载，通过对夹具垫板产生的点荷载经传递、转换成为对煤体试样杆的动力扰动。