[发明专利]多场耦合动态加载装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种多场耦合动态加载装置及实验方法，该多场耦合动态加载装置包括围压缸、入射杆、透射杆、轴压杆、压缩机和发射器。其中，围压缸用于充注液体以对试样施加围压，入射杆包括一体形成的第一部分和第二部分，第二部分上设有第一导孔。透射杆包括第三部分和第四部分，第三部分上设有第四导孔，试样夹持在第二部分和第三部分之间。轴压杆设置在透射杆的背离入射杆的一端以对试样施加轴压。压缩机与第一导孔和/或第二导孔连接以对试样施加渗透压。发射器设置在入射杆背离透射杆的一端以对试样施加入射应力波。采用本发明提供的多场耦合动态加载装置及实验方法，能够在实验中模拟试样在地质环境中受到的高地应力、高渗透压和动态荷载。

技术领域

本发明涉及动态力学试验技术领域，尤其涉及一种多场耦合动态加载装置及实验方法。

背景技术

由于地下工程会面临高地应力、高渗透压和动态载荷等作用的地质环境，这使得地下工程在这种地质环境下受到一定的损伤，因此，了解地下岩石的动态力学性能有利于了解地质环境对地下工程造成的影响和寻求降低地质环境对地下工程造成影响的方法。然而，相关技术中的动态加载实验装置在对岩石进行动态力学性能研究时，无法模拟岩石在地质环境中受到的高地应力、高渗透压和动态载荷，导致实验得到的岩石的动力学性能数据准确度不高。

发明内容

本发明实施例公开了一种多场耦合动态加载装置及实验方法，能够在实验中模拟试样在地质环境中受到的高地应力、高渗透压和动态荷载。

为了实现上述目的，第一方面，本发明公开了一种多场耦合动态加载装置，所述多场耦合动态加载装置用于对试样进行动力学性能实验，所述多场耦合动态加载装置包括：

围压缸，所述围压缸用于充注液体，以对所述试样施加围压；

入射杆，所述入射杆与所述围压缸连接，所述入射杆包括一体形成的第一部分和第二部分，所述第二部分上设有第一导孔；

透射杆，所述透射杆与所述围压缸连接，且所述透射杆与所述入射杆相对设置，所述透射杆包括第三部分和第四部分，所述第三部分上设有第二导孔，所述试样夹持于所述第二部分和所述第三部分之间；

轴压杆，所述轴压杆连接于所述透射杆背离所述入射杆的一端，所述轴压杆用于对所述试样施加轴压；

压缩机，所述压缩机连接于所述第一导孔和/或所述第二导孔，所述压缩机用于向所述试样施加渗透压；以及

发射器，所述发射器设置于所述入射杆背离所述透射杆的一端，所述发射器用于对所述试样施加入射应力波。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述多场耦合动态加载装置对所述试样施加的所述轴压和所述围压的差值满足以下关系式：

其中，P_x为所述多场耦合动态加载装置对所述试样施加的所述轴压的大小，P_y为所述多场耦合动态加载装置对所述试样施加的所述围压的大小，μ为所述试样与所述入射杆之间的摩擦系数，m为所述试样的质量，A_b为所述入射杆与所述试样的接触面积，g为比例系数，取9.8N/kg。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述第一导孔和所述第二导孔的孔径小于或等于1mm。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述第一导孔为包括第一长导孔和与所述第一长导孔连接的第一短导孔，所述第一长导孔背离所述第一长导孔和所述第一短导孔的连接处的一端设置有多个与所述第一长导孔连通的第一导槽；

所述第二导孔为包括第二长导孔和与所述第二长导孔连接的第二短导孔，所述第二长导孔背离所述第二长导孔和所述第二短导孔的连接处的一端设置有多个与所述第二长导孔连通的第二导槽。