[实用新型]一种梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置

说明书

本申请公开了一种梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法，包括轨道、试样、数个冲击物和摆锤组件，所述轨道包括水平段，在所述水平段的一端连接斜坡段；所述试样位于所述水平段，在所述试样外部设有梯度围压装置以对所述试样加压；数个冲击物作为动力输入源分别从所述斜坡段距离地面不同高度处释放并沿所述轨道运动且依次与所述试样撞击，以对所述试样施加多次单向冲击荷载；所述摆锤组件包括摆锤，通过所述摆锤将与所述试样撞击后的冲击物击打出轨道，以避免冲击物相互碰撞；本申请能实现试样处于梯度围压下并且可多次对试样施加单向冲击荷载，以模拟地下工程中多次爆破荷载对应力状态不断变化的围岩的爆破损伤效应问题。

技术领域

本申请涉及爆破荷载冲击试验技术领域，尤其涉及一种梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置。

背景技术

地下洞室爆破施工过程中，通常采用毫秒延时分段爆破技术，形成的爆破荷载会在短时间内对围岩造成多次冲击；同时，由于开挖导致原岩应力重新分布，往往会使洞室轮廓面围岩浅部形成一种不均匀的梯度应力状态。基于这种现场施工背景，随着爆破开挖进度的推进，地下洞室围岩应力状态不断变化，围岩爆破损伤程度不断增加，可能会导致围岩的破坏和失稳，进而影响地下洞室的安全建造。因此，为保障施工期地下洞室围岩的稳定性，需要研究多次连续爆破荷载对应力状态不断调整围岩的损伤效应，从而针对性地调整现场的爆破参数或者支护措施。然而，此类研究试验涉及两个关键问题：(1)如何实现试样处于梯度围压状态，(2)如何控制冲击荷载脉冲大小和时间间隔。现有试验装置难以同时满足上述要求。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置，能实现试样处于梯度围压下并且可多次对试样施加单向冲击荷载，以模拟地下工程中多次爆破荷载对应力状态不断变化的围岩的爆破损伤效应问题，所述技术方案如下：

本申请提供一种梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置，包括轨道、试样、数个冲击物和摆锤组件，所述轨道包括水平段，在所述水平段的一端连接斜坡段；所述试样位于所述水平段，在所述试样外部设有梯度围压装置以对所述试样加压；数个冲击物作为动力输入源分别从所述斜坡段距离地面不同高度处释放并沿所述轨道运动且依次与所述试样撞击，以对所述试样施加多次单向冲击荷载；所述摆锤组件包括摆锤，通过所述摆锤将与所述试样撞击后的冲击物击打出轨道，以避免冲击物相互碰撞。

例如，在一个实施例提供的梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述摆锤组件还包括支撑件、滑杆及连接件，所述支撑件位于所述轨道一侧，以支撑所述摆锤，包括固定端和支撑端；所述滑杆与所述轨道的水平段相平行，所述滑杆与所述支撑件的支撑端滑动连接以使所述滑杆可沿平行于所述水平段的方向移动；所述连接件的一端与所述摆锤连接，所述连接件的另一端与所述滑杆连接，并通过所述滑杆的移动带动所述摆锤在平行于所述水平段的方向移动。

例如，在一个实施例提供的梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置中，在所述支撑件的支撑端设有第一电机，通过所述第一电机驱动所述滑杆沿平行于所述水平段的方向移动；在所述连接件与所述摆锤连接的端部设有第二电机，通过所述第二电机驱动所述摆锤摆动，以将与所述试样撞击后的冲击物击打出轨道。

例如，在一个实施例提供的梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置中，在所述连接件远离所述支撑件的端部设有数个所述摆锤，所述摆锤包括锤体及与所述锤体相连接的摆杆，所述摆杆与所述第二电机的输出端连接，通过所述第二电机驱动所述摆杆摆动，数个所述摆杆之间具有夹角。

例如，在一个实施例提供的梯度围压下摆锤辅助多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述梯度围压装置包括数组围压套管和围压调节装置，所述试样位于所述围压套管内，在所述围压套管上设有连接翼板；在每一组所述围压套管的所述连接翼板上均设有所述围压调节装置以调节所述围压套管的围压大小并使得数组所述围压套管的围压呈梯度分布，所述围压调节装置包括调节螺栓和螺母，通过调节所述螺母的拧紧程度调节所述围压套管的围压大小。