[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

说明书

本发明涉及一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置及试验方法，装置包括：垫板，其顶部固定有静态加载液缸；垫板顶部与静态加载液缸并列布置有液压管路连通的动态加载液缸；动态加载液缸顶部连接有竖向扰动杆；夹具垫板底部连接静态加载液缸，且与竖向扰动杆动态接触；夹具垫板顶部设置有连接竖直布置的传力杆的传感器组；承压板包括穿过传力杆的上承压板和下承压板；煤体试样杆位于上承压板和下承压板之间；上承压板底部安装有冲击动态传感器；冲击砝码套设于传力杆顶部。本发明在蠕变试验过程中施加不同波形的冲击扰动，开展由周期性附加冲击扰动引发的煤体破损和冲击地压现象，从而使深井巷道围岩蠕变冲击失稳预测结果更加科学和客观。

技术领域

本发明涉及岩石力学性能测试技术领域，具体的说是涉及一种用于煤体蠕变条件下施加动态应力波形加载式煤体冲击扰动加载及其应用，更具体的说涉及一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置及试验方法。

背景技术

随着煤炭开采逐步向深部发展，在复杂的应力环境下，深井巷道围岩的蠕变特性将更加显著，扰动条件下的此类巷道围岩极易发生突变失稳甚至是冲击地压显现。煤矿进入深部开采后，由扰动荷载引起的巷道围岩蠕变冲击时有发生，且隐蔽性更强、预警难度更大。

煤体的蠕变特性是引起矿山巷道、岩质边坡等工程变形与失稳的重要原因之一，在采矿活动中开挖卸载、爆破震动、顶板断裂、断层滑移等引起动应力叠加影响下可能诱发煤体破裂甚至冲击地压，因此考虑该动应力扰动对深部煤体力学行为的影响已不可忽略，从深部煤体蠕变条件下受动应力作用的角度出发研究煤体动力学行为更具有工程意义。

现有的煤体蠕变力学试验设备可以进行单轴、三轴等常规蠕变力学试验，但是无法开展在蠕变试验过程中受到冲击扰动的试验。因此，如何提供一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置及试验方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，满足煤体蠕变力学试验需求。

本发明提供了一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，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。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种波形加载式煤体蠕变冲击扰动加载装置，包括如下优点：

1、引入蠕变试验设备实现法向重力加载保持长时蠕变，在单轴或真三轴应力蠕变过程中可选择性施加不同波形，如正弦波、三角波、方波、斜波等特殊波形周期性扰动加载，从而为煤体蠕变条件下冲击扰动失稳的进一步的研究创造了有利条件；

2、本发明使用了液压静力加载，在开展蠕变试验加载时不需要使用电力保持载荷，极高的减轻了试验期间的电力损耗，试验期间安全性高，仪器本体以及试验的可靠性均有较高保障；

3、本发明采用的上部轴向冲击系统操作使用安全，可自由设定投放高度和更换不同重量砝码；