[发明专利]一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法

权利要求书

1.一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：包括支撑底座（1）和用于真实再现深部开采过程中非对称荷载、侧向压力、冲击扰动耦合作用时煤岩的流变失稳过程的非对称荷载施加装置、冲击扰动施加装置和围压加载装置；

所述非对称荷载施加装置包括杠杆荷载装置、刚性垫片（18）和橡胶垫片（17），杠杆荷载装置连接在支撑底座（1）的上方，刚性垫片（18）和橡胶垫片（17）并排紧挨着铺设在试样（22）的上表面，刚性垫片（18）和橡胶垫片（17）均可拆卸连接于杠杆荷载装置的底部，杠杆荷载装置向下压并通过刚性垫片（18）和橡胶垫片（17）向试样（22）施加非对称荷载；所述围压加载装置包括前后左右四个施加部件（14），四个施加部件（14）两两对称设置，四个施加部件（14）实现双向等压加载、不等压加载以及单侧加载；所述冲击扰动施加装置连接在支撑底座（1）的顶部，冲击扰动施加装置包括施加装置和冲击钢锤（11），施加装置上下移动带动冲击钢锤（11）自试样（22）的底部向试样（22）施加冲击扰动。

2.根据权利要求1所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述非对称荷载施加装置的杠杆荷载装置包括支撑立柱（5）、铰链（6）、传压横梁（7）和砝码盘（21）；

所述支撑底座（1）通过底座螺栓（2）固定在地面上，支撑立柱（5）螺纹连接在支撑底座（1）一侧的顶部，传压横梁（7）的一端通过铰链（6）转动连接在支撑立柱（5）的顶端，刚性垫片（18）和橡胶垫片（17）连接于传压横梁（7）上靠近支撑立柱（5）位置处的下方，传压横梁（7）另一端的下方可拆卸连接有砝码盘（21）。

3.根据权利要求2所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述刚性垫片（18）和橡胶垫片（17）上均连接有传压杆（20）；

所述传压横梁（7）上连接刚性垫片（18）和橡胶垫片（17）的位置设有一条滑槽（23），传压杆（20）穿过滑槽（23）并且通过固定螺母（19）连接紧固。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述冲击扰动施加装置包括支座螺栓（3）、固定支座（4）、弹簧底座（8）、弹簧（9）、套管（10）和弹簧拨片（12）；

所述固定支座（4）通过支座螺栓（3）可拆卸连接于支撑底座（1）的顶部，套管（10）连接在固定支座（4）的顶部，套管（10）内部的底端可拆卸连接有弹簧底座（8），弹簧底座（8）的顶部可拆卸连接有弹簧（9），弹簧（9）的顶部可拆卸连接有冲击钢锤（11）；

套管（10）的一侧自下至上设有一条割缝，弹簧（9）顶端的一侧设有弹簧拨片（12），弹簧拨片（12）与割缝构成移动副，割缝的两侧自下至上设有刻度尺。

5.根据权利要求4所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述套管（10）的底端设有外螺纹，固定支座（4）的顶部设有内螺纹孔，内螺纹孔与外螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述弹簧底座（8）的下表面刻有十字凹槽。

7.根据权利要求6所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述围压加载装置还包括四个呈十字形排布的千斤顶滑道（13），四个千斤顶滑道（13）固定于套管（10）的顶部；

所述四个施加部件（14）的底部均设有千斤顶支座（15），千斤顶支座（15）与千斤顶滑道（13）构成移动副，并且通过卡扣固定于千斤顶滑道（13）上。

8.根据权利要求7所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述施加部件（14）为千斤顶。

9.根据权利要求9所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机与方法，其特征在于：所述千斤顶的端头通过螺栓可拆卸连接有承压垫片（16）。

10.权利要求1所述的一种考虑冲击扰动的煤岩非对称荷载试验的蠕变机的试验方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一、调节套管（10）与固定支座（4）相对位置，满足试样（22）高度要求；调节4个千斤顶位置，满足试样宽度要求；

步骤二、根据试样（22）尺寸与施加荷载非对称程度的需求选择合适尺寸的刚性垫片（18）、橡胶垫片（17）以及承压垫片（16），调节传压杆（20）位置，直至不放置砝码时传压横梁与地面平行为止；

步骤三、根据侧压值需求，通过试样（22）四周的千斤顶对试样（22）施加侧向压力，并维持压力值恒定；根据测试的恒应力要求，将相应重量的砝码逐级加载于砝码盘（21）上，利用杠杆原理传送力矩对试样（22）施压直至达到恒应力要求；蠕变过程中通过弹簧拨片（12）下压/释放弹簧，利用冲击钢锤（11）对套管顶部的撞击，实现对试样（22）的冲击扰动。