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专利名称：一种动静载荷与水压耦合破裂岩石的试验装置及试验方法
技术领域：
本发明涉及ー种岩石力学试验装置及试验方法，特别涉及一种动静载荷与水压耦合破裂岩石的试验装置及试验方法。
背景技术：
近年来，随着人类活动不断深入地下的过程中，使得深部开采的岩石力学问题研究变得重要。模拟深部岩石复杂环境的岩石力学试验是把握深部岩体破坏强度及变形破坏规律的重要途径。现有的模拟深部岩石复杂环境的岩石力学试验主要在以静态力学试验机为代表的岩石力学试验装置上开展的，得到的是渗流与静压耦合条件下岩石的力学特性。而在深部开采过程中，岩石由于受到“三高因素”(高地应力、高地温和高滲透)的影响，在 考虑水压渗流影响的同时，还应考虑高地应カ和爆破开挖等工程扰动对岩石力学特性的影响，现有的试验方法和装置只实现了岩石在水压渗流与静压カ耦合条件下静态的力学參数測定，而忽略了动载荷，不能很好的模拟深部开采条件。

发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验装置及试验方法，本发明可实现岩石在水压渗流与动静应カ耦合条件下动态力学特性的測定。本发明采用的技术方案是包括霍普金逊压杆装置和水压加载装置，所述的水压加载装置包括水压加载压头、连接套管及设有压力表的手动加压泵，水压加载压头的端面上的中心孔与侧面上的连接孔连通，手动加压泵通过连接套管与水压加载压头的侧面上的连接孔连通；所述霍普金逊压杆装置包括高压气罐、冲头、入射杆、数据采集处理系统、透射杆和轴向静压加载装置；高压气罐与冲头的气室连通；冲头、入射杆和透射杆的轴线重合，入射杆和透射杆之间设有试件和水压加载压头，透射杆和轴向静压加载装置连接，入射杆和透射杆上均设有应变片，应变片与数据采集处理系统连接。上述的动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验装置中，所述的水压加载压头侧面上的孔设有连接套管接头，并通过连接套管接头与连接套管连接。一种基于上述试验装置的动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验方法，其步骤如下
首先，利用轴向静压加载装置对试件施加轴向静压；然后利用水压加载装置对试件施加水压，并通过设有压力表的手动加压泵调节水压至预定值；然后通过高压气罐驱动冲头撞击入射杆，最后对数据采集系统采集的数据进行处理。与现有技术相比，本发明的技术效果在于本发明通过轴向静压加载装置对试件施加轴向静压，通过高压气罐驱动冲头撞击入射杆，实现对试件施加动载荷，同时对试件施加可调节的水压，在试验室条件下实现了岩石在水压渗流与动静应カ耦合条件下动态力学特性的測定，能更好的模拟深部开采条件；本发明中的试验装置还具有结构简单，易操作，试验过程简单的优点。


图I是本发明中试验装置的结构示意图。图2是本发明中水压加载压头的主视图。图3是本发明中水压加载压头的右视图。图中
I、高压气罐2、冲头
3、入射杆4、应变片
5、试件6、水压加载装置
7、水压加载压头8、透射杆
9、轴向静压加载装置10、手动加压泵
II、压カ表12、连接套管
13、数据采集处理系统 14、中心孔
15、连接孔16、连接套管接头。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步的说明。如图I所示，本发明中的动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验装置包括霍普金逊压杆装置和水压加载装置6 ;所述霍普金逊压杆装置主要由高压气罐I、冲头2、入射杆
3、数据采集处理系统13、透射杆8和轴向静压加载装置9组成，高压气罐I与冲头2的气室连通；冲头2、入射杆3和透射杆8轴线重合，入射杆2和透射杆8之间设有试件5和水压加载装置6的水压加载压头7，透射杆8和轴向静压加载装置9连接，入射杆2和透射杆8上均设有应变片4，应变片4与数据采集处理系统13连接，所述的水压加载装置6包括水压加载压头7、连接套管12及设有压力表11的手动加压泵10，水压加载压头7通过连接套管12与手动加压泵10连接。如图2和图3所示，水压加载压头7端面上设有中心孔14，侧面上设有连接孔15，中心孔14与连接孔15连通，连接孔15通过连接套管接头16与连接套管12连通。所述水压加载压头7的材质与入射杆材质相同。一种基于上述试验装置的动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验方法，具体操作步骤如下首先利用轴向静压加载装置9对试件5施加轴向静压，然后利用水压加载装置6对试件5施加水压，并通过设有压力表11的手动加压泵10调节水压至预定值；然后通过高压气罐I驱动冲头2撞击入射3杆，实现对试件5施加动载荷；最后对数据采集系统13采集的数据进行处理。
权利要求
1.一种动静载荷与水压耦合破裂岩石的试验装置，其特征是包括霍普金逊压杆装置和水压加载装置，所述的水压加载装置包括水压加载压头、连接套管及设有压力表的手动加压泵，水压加载压头的端面上的中心孔与侧面上的连接孔连通，手动加压泵通过连接套管与水压加载压头的侧面上的连接孔连通；所述霍普金逊压杆装置包括高压气罐、冲头、入射杆、数据采集处理系统、透射杆和轴向静压加载装置；高压气罐与冲头的气室连通；冲头、入射杆和透射杆的轴线重合，入射杆和透射杆之间设有试件和水压加载压头，透射杆和轴向静压加载装置连接，入射杆和透射杆上均设有应变片，应变片与数据采集处理系统连接。
2.如权利要求I所述的动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验装置，其特征是所述的水压加载压头侧面上的孔设有连接套管接头，并通过连接套管接头与连接套管连接。
3.ー种基于权利要求I所述的动静载荷与水压耦合破裂的岩石力学试验装置的试验方法，其步骤如下 首先，利用轴向静压加载装置对试件施加轴向静压；然后利用水压加载装置对试件施加水压，并通过设有压力表的手动加压泵调节水压至预定值；然后通过高压气罐驱动冲头撞击入射杆，最后对数据采集系统采集的数据进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种动静载荷与水压耦合破裂岩石的试验装置及试验方法，该试验装置包括霍普金逊压杆装置和手动加装置，所述霍普金逊压杆装置包括高压气罐、冲头、入射杆、数据采集处理系统、透射杆和轴向静压加载装置，入射杆和透射杆之间设有试件和水压加载压头；设有压力表的手动加压泵通过套管与水压加载压头连接。该方法步骤为首先利用轴向静压加载装置对试件施加轴向静压，然后对试件加水压，并通过设有压力表的手动加压泵调节水压至预定值，然后通过高压气罐驱动冲头撞击入射杆，最后对采集的数据进行处理。本发明在试验室条件下实现了岩石在水压渗流与动静应力耦合条件下动态力学特性的测定，能更好的模拟深部开采条件。
文档编号G01N3/08GK102778387SQ20121028283
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者刘希灵, 叶洲元, 周子龙, 周志华, 尹土兵, 李夕兵, 赵伏军 申请人:湖南科技大学