[发明专利]用于水合物动力学试验的霍普金森杆装置

说明书

本申请涉及水合物样品的动力学试验领域，具体涉及一种用于水合物动力学试验的霍普金森杆装置。该装置至少包括低温控制装置、压杆系统和装样容器，所述压杆系统从左向右依次包括撞击杆、入射杆、透射杆，所述装样容器位于所述入射杆和所述透射杆之间；低温控制装置包括缸体和管道；缸体的第一侧壁上设置有第一通孔，第二侧壁上设置有第二通孔；管道的第一端固定于第一侧壁上且罩设于第一通孔，第二端固定于第二侧壁上且罩设于第二通孔；缸体具有第一腔体，用于盛放冷却物；管道具有第二腔体，用于容纳装样容器，且入射杆能够从第一通孔穿入第二腔体，透射杆能够从第二通孔穿入第二腔体；第一腔体内盛放的冷却物能够向第二腔体内传递冷量。

技术领域

本申请涉及一种霍普金森杆装置，具体涉及一种用于水合物动力学试验的霍普金森杆装置。

背景技术

海底滑坡是影响海洋陆坡地质环境安全的灾害因素中最为直接、活动性最强、危害性最大的一种。它不仅会重塑陆坡区地质环境，严重破坏油气开发平台、油气管线、海底通讯电缆等重要设施，对海洋工程建设造成巨大的困难，甚至会引起海浪与海啸，导致严重的环境气候变化及生命财产损失。海底滑坡的诱发机制及其复杂，不同学者进行了统计分析，归纳出其诱发因素包括地震与断层作用、沉积速率、气体水合物分解、波浪、潮汐、人类活动、侵蚀、岩浆火山、泥火山、盐底辟、蠕变、海啸、海平面波动、冰川作用、波流冲刷、侵蚀作用等。尽管导致海底滑坡的因素很多，近年来发现巨型海底滑坡的触发同地震和海底水合物分解密切相关，探究水合物沉积物的动力学性质对于深刻理解此类滑坡的触发机理至关重要。

甲烷水合物（天然气水合物）是自然界中存在最多的水合物，目前开采的也多是甲烷水合物，但由于甲烷水合物的赋存条件为零下20℃以下，难以进行物理力学实验。而四氢呋喃（THF）的力学性质与甲烷水合物接近，赋存环境较为友好，即温度低于5℃的大气压环境下即可维持稳定，常用来替代甲烷水合物进行力学实验。

水合物主要赋存环境的海底和动土中都经常发生地震，研究水合物的动态特性具有重要的科学价值及经济价值。为了研究水合物地震响应及稳定性，必须研究其在动力作用下的变形和强度特征，但受到仪器限制，对水合物动力学特性缺乏研究。而霍普金森杆试验装置是一种研究材料在动力荷载作用下变形、破坏及强度特性的装备，具有操作简单、便于测量等优点，所以在材料的动态力学性能试验研究中被广泛应用。

但是目前霍普金森杆不能满足低温要求，因此，如何利用霍普金森杆实现低温环境下，对水合物动力性质的测试，是本领域亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本说明书实施例提供了一种用于水合物动力学试验的霍普金森杆装置，利用本方案提供的霍普金森杆对水合物进行动力学测试的过程中，能够为水合物样品提供相应的低温环境，以使水合物在低温环境中接受测试，从而获得更准确的试验数据。

本说明书实施例采用下述技术方案：

本说明书实施例提供的一种用于水合物动力学试验的霍普金森杆装置至少包括低温控制装置、压杆系统和装样容器，所述压杆系统从左向右依次包括撞击杆、入射杆、透射杆，所述装样容器位于所述入射杆和所述透射杆之间；

该低温控制装置包括：上端开口的缸体和两端开口的管道；

所述缸体的第一侧壁上设置有第一通孔，所述缸体的与所述第一侧壁相对的第二侧壁上设置有第二通孔；

所述管道的第一端固定于所述第一侧壁上且罩设于所述第一通孔，所述管道的第二端固定于所述第二侧壁上且罩设于所述第二通孔；

其中，所述缸体具有第一腔体，所述第一腔体用于盛放冷却物；所述管道具有第二腔体，所述第二腔体用于容纳所述装样容器，且所述入射杆能够从所述第一通孔穿入所述第二腔体，所述透射杆能够从所述第二通孔穿入所述第二腔体；以及，

所述第一腔体内盛放的冷却物能够向所述第二腔体内传递冷量，以使所述第二腔体内的环境温度达到预设温度，进而为所述装样容器内的试样提供预设温度环境。