[发明专利]一种利用岩体动态卸荷效应测试试验装置的测试方法

摘要

本发明提供一种岩体动态卸荷效应测试试验装置及其测试方法，该装置包括承重台（6）和垂直于承重台架设的承重钢架（7），承重钢架（7）上固设有沿承重台（6）周边设置的上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3），所述承重台（6）上放置有相似配比材料（4），所述的相似配比材料（4）中间横向铺设有泄压装置（5）,所述的相似配比材料（4）中靠近上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3）侧分别设有一个压力盒（18），用于测试各方向上的内部应力。本发明的一种测试岩体动态卸荷响应的试验装置，结构简单，能够模拟不同围压、不同侧压系数及不同卸荷速度的岩体卸荷情况。

主权项

一种利用岩体动态卸荷效应测试试验装置的测试方法，其特征在于：所述岩体动态卸荷效应测试试验装置包括承重台（6）和垂直于承重台架设的承重钢架（7），所述的承重钢架（7）上固设有沿承重台（6）周边设置的上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3），所述承重台（6）上放置有相似配比材料（4），所述的相似配比材料（4）中间横向铺设有泄压装置（5）,所述的相似配比材料（4）中靠近上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3）侧分别设有一个压力盒（18），用于测试各方向上的内部应力；所述的泄压装置（5）包括两端的圆形端口和中部连接两端口的高强度橡胶套（12），所述的两圆形端口分别连接减压装置（10）和增压装置（11），所述的减压装置（10）由减压出口（14）和连接在出口端的压力控制阀A（13）组成，所述的增压装置（11）由增压进口（15）和连接在进口端的压力控制阀B（17）和压力表（16）组成；所述的承重台（6）前后方向分别设有前约束挡板（8）和后约束挡板（9），所述的前后约束挡板与承重钢架（7）共同组成对承重台（6）上的相似配比材料（4）五面环绕的框架；所述测试方法，包含如下步骤：①制备相似配比材料：制备过程中以具体工程背景岩体材料组成为参考，使相似配比材料的力学性质与相关岩体力学性质接近；②安装泄压装置：先将相似配比材料搭建到试验装置的承重台（6）上，当相似配比材料搭建到预设高度的中间位置时，暂停搭建，将泄压装置（5）横向铺设于相似配比材料中部，并向泄压装置中充压，充压过程中泄压装置的中部橡胶套部分膨胀，当橡胶套膨胀为圆柱形时，继续充压至橡胶套发生进一步变形之前，使得泄压装置能够承载一定外界压力，而又不至于改变泄压装置中部橡胶套的形状；泄压装置安装完成后，继续搭建相似配比材料，在搭建过程中根据预设位置分别在靠近上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3）侧依次放入一个压力盒（18），继续搭建直至相似配比材料搭建至预设尺寸；③对相似配比材料进行加静水压力荷载：根据需要，组合操作上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3）对相似配比材料施加静水压力荷载P，加载压力值应与相应的地应力耦合，加载过程匀速缓慢进行，使压力荷载达到预设值，加载过程中，泄压装置在与相似配比材料的相互作用中发生变形，泄压装置内部压力增大，通过泄压装置上的压力表对泄压装置内的压力进行监测，当泄压装置内的压力值与压力盒（18）测试的压力值相同时，即系统达到平衡，若泄压装置内部压力值小于压力盒（18）测试的压力值时，则继续向泄压装置内充压直至平衡；④根据侧压系数λ，施加横向荷载λP：待泄压装置（5）上的压力表（16）的压力值不变化时，预示荷载达到稳定，然后根据预设侧压系数，控制左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3），在侧向继续给相似配比材料施加压力荷载，使其达到预设的压力荷载值λP；⑤测试竖直方向应力和横向方向应力：待泄压装置（5）上的压力表（16）的压力稳定后，采用压力盒（18）测试竖直方向应力和横向方向应力，并与竖直方向和横向方向所加载的压力荷载值对比，观察差别，根据各个方向上压力值的差别，通过微调上部加载装置（1）、左侧加载装置（2）和右侧加载装置（3），使得在各个方向的应力测试值与预设加载值一致；⑥安装测试探头：根据需要在相似配比材料中放入若干振动测试仪探头，探头与相似配比材料紧密接触；⑦测试卸荷波：在加载装置加载后，保持一段时间，使得试样内部受力均衡，待相似配比材料固结后，开始操作泄压装置（5）进行泄压，打开泄压装置（5）的减压出口（14）上的压力控制阀A（13），调节卸载速率，泄压完成后，即当泄压装置内部压力降低到与大气压相同时，通过探头得到相应的地应力条件下的卸荷波。