[发明专利]一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于岩石流变学和动力学技术领域，具体涉及到一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置及方法。 

背景技术

在岩体工程中应力流变现象随处可见，例如一些地下硐室、巷道、隧道等开挖支护之后经过一段时间岩石会发生流变现象，而这些流变现象往往包含岩石的蠕变和松弛。对于处于流变的岩体，在采场的爆破载荷的扰动下，流变效应会愈加明显，有可能发生加速流变，从而引起矿山动力灾害的发生。特别是深部矿山地下开采往往面临着如岩爆、突水、顶板大面积来压及采空区失稳等灾害，这些现象都涉及到岩石或岩体长期的松弛效应和瞬时的动态扰动相结合作用问题。岩石的松弛效应是一个长期的过程，而爆破、机械振动等动态扰动对于岩石影响是一个瞬时影响，两者在时间尺度上相差较大，所以很少有人在试验中考虑这两种效应的共同作用对岩石力学性能的影响。因此，研究动态扰动影响下岩石的松弛效应对于评价地下开挖空间的稳定性和设计地下岩石工程的永久支护有着重要的理论意义。 

尽管人们已经认识到了岩石松弛效应研究的重要性，但是由于在进行应力松弛试验时需要控制岩石试样的应变不变，要求实验设备具有长时间保持恒定位移加载的性能，试验技术难度较大，相关的研究较少。在动态扰动对于岩石松弛效应的影响方面，目前还鲜有这方面的文献报道，更没有相关的试验装置和试验方法。 

而岩石试样的实验室流变试验受到研究者的高度重视，20世纪初，国外学者D. T. Griggs (1965年)、J. Handing (1957年)、H. C. Heard (1982年)和M. S. Paterson (1970年)等人研发了不同类型的流变实验装置；国内学者于怀昌、熊良宵等利用具有伺服电机的岩石流变试验装置，对岩石进行三轴及双轴松弛试验；邬爱清、周楚良等发明了液压伺服控制岩石三轴流变试验装置，为人们研究复杂应力状态下的岩石流变现象提供条件。高延法等关注了动态扰动对于流变效用的影响，利用冲击砝码及爆炸物对长期处于蠕变状态下的岩石进行动态扰动，以研究蠕变过程的动态扰动效应，但目前的工作仅限于动态扰动对于蠕变过程的影响，尚没有研究涉及动态扰动对岩石松弛效应的影响，更缺少这方面的的试验装置和试验方法。 

在动态扰动加载方式方面，目前动态扰动流变试验装置采用的是引爆雷管爆炸冲击加载、落锤重力冲击加载等，精确控制冲头冲击入射杆的速度比较困难。对于岩石的动态扰动试验而言，在低应变率区，材料对应变率不敏感，在高应变率区，材料对应变率很敏感，中应变率区则是材料性能由应变率不敏感到应变率敏感的转变区，因此，研发适宜于中应变率（ ）扰动条件下岩石流变试验装置，对于研究处于流变状态的岩石在中应变率的动态扰动下的力学响应特征是十分必要的。 

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实现对岩石在长期的松弛效应和瞬时的动态扰动作用下进行研究的摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：