[发明专利]一种温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置及测试方法，所述装置包括：支撑座、加载杆、动态加载装置、静态加载装置、温控机构以及设置在所述温控机构内部的动态压剪模具。通过设置温控机构使得装置可以在动静组合压剪试验前和试验中对测试试样进行升温和保温，实现温压耦合条件下对测试试样开展动静组合压剪试验研究。解决了现有技术无法开展不同温度和静态预应力环境条件下的岩石及混凝土等类岩石固体材料的动态压剪试验的难题，使得试验条件更加接近岩石及混凝土等类岩石固体材料自然环境下的真实赋存、工作情况，从而使测试结果更能接近真实情况，对工程实践更有科学价值和实际意义。

技术领域

本发明涉及岩石和混凝土等固体材料动态压剪测试技术领域，尤其涉及一种温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置及测试方法。

背景技术

随着对能源资源开发利用以及交通运输等需求的不断增加，越来越多的深部岩石工程(深部采矿、隧道、水利、地热开发以及核废料储存等)正在或即将在地应力极其复杂且动力扰动活跃的地区建设，导致这些区域的地下岩体不仅承受轴向静态应力的作用，而且往往遭受地震、爆炸、工程扰动等动力荷载的影响；此外，深部岩体工程同时还伴随着高地温的特征，特别是在深部干热岩地热能开发利用以及地下核废料存储中往往面临着高温、高地压以及动力扰动荷载的耦合作用问题。因此，研究温压耦合动力扰动条件下的岩石动力学行为和破断规律对深部岩体工程的设计、施工和运营具有重要的理论和实践意义。

目前，针对高温条件下的岩石动力学实验研究主要集中于岩石试样加热冷却后的动态压缩以及动态直接剪切试验。然而，在工程实践中深部围岩所受到的荷载作用往往不是单纯的压缩或剪切状态，而是与加载面成一定角度的静态和动态荷载耦合作用下的动态压剪作用，但受试验设备和技术的限制，现有实验设备难以开展温压耦合作用下岩石及混凝土等类岩石固体材料动态压剪试验研究。

因此，现有技术还有待于进一步的提升。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置及测试方法，用于解决现有不能在温压耦合作用下进行压剪实验的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置，其中，包括：

温控机构，包括第一箱体、与所述第一箱体相组合的第二箱体及测温装置，所述测温装置设置于所述第一箱体和/或所述第二箱体中；以及

动态压剪模具，所述动态压剪模具设置在由所述第一箱体与所述第二箱体组合构成的空间内；

所述动态压剪模具包括：第一动态压剪模具以及与所述第一动态压剪模具相对设置的第二动态压剪模具。

可选地，所述的温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置，其中，所述第一箱体和所述第二箱体由加热层、保温层及外壳三层组成，所述加热层为所述第一箱体和所述第二箱体的内层，用于为试样加热提供热能，所述保温层由具有保温和隔热性能的材料制成，为所述第一箱体和所述第二箱体中间层，用于保持箱体内部温度，所述外壳为所述第一箱体和所述第二箱体的外层，用于保护箱体内部结构；

所述测温装置包括：温度传感器和温度显示器，所述温度传感器用于监测箱体内部实时温度，所述温度显示器用于显示所述温度传感器测得箱体内部的温度。

可选地，所述的温压耦合双向电磁加载动态压剪实验装置，其中，所述第一箱体和/或所述第二箱体设有观察部，所述观察部为由耐高温透明材料制成的观察窗口，所述观察窗口用于在试验前、后以及试验过程中观察温控机构内部测试试样的情况以及利用(超)高速摄影仪通过所述观察窗口实时观测和记录动态压剪过程中测试试样表面的动态破坏过程。