[发明专利]用于冲击荷载下深部节理岩体破裂机理的试验装置

说明书

本发明公开了一种用于冲击荷载下深部节理岩体破裂机理的试验装置，包括水平构造应力加载系统、底部垫块、顶部垫块、应变片、高速动态采集系统、声发射探头、声发射数据采集仪、高速摄像‑节理开度一体化量测系统、激光光通量位移计信号接收装置和冲击荷载试验系统，所述水平构造应力加载系统由U型底座、液压柱、伺服控制系统和加载板组成，所述U型底座为U型钢结构，所述液压柱与所述伺服控制系统相连，且一侧与所述U型底座内侧指定位置焊接，另一侧与所述加载板连接，所述加载板内嵌力传感器和位移传感器，通过控制所述伺服控制系统。本发明在实现冲击荷载下深部节理岩体破裂机理试验的前提下，结构简易、造价低廉、操作简单。

技术领域

本发明涉及岩石力学与工程技术领域，具体涉及一种用于冲击荷载下深部节理岩体破裂机理的试验装置。

背景技术

明显的冲击荷载动力学破坏现象，破坏力远大于静载荷。受地层构造作用和人类的开挖扰动以及岩体本身的非均一性和各向异性，地下岩体多呈现节理化，节理岩体组成了深部地下工程的主要围岩结构，其破裂破坏行为直接制约了围岩的承载性能，因此，深入研究深部复杂应力环境下节理岩体的动力学破坏特性及破裂演化机理具有重要的理论和工程实践意义。

申请号为CN201310425462.3的发明专利介绍了一种冲击地压真三轴模拟试验装置，该装置较好的模拟了冲击地压的发生条件，且三轴加载条件尤其适用于回采巷道发生的重力型冲击地压，但是该装置不能模拟深部地层环境下岩体真实应力状态。

申请号为CN201510149128.9的发明专利介绍了一种冲击地压模拟实验用静-动复合加载装置，该装置通过环形储能胶囊和储能弹簧模拟冲击地压发生的静载荷和动载荷条件，可得到实验过程中煤岩体破坏的临界静荷载和临界动荷载。

作者为张海波，2007年河海大学硕士学位论文《动-静荷载作用下不同倾角裂隙岩体力学性能试验模拟研究》，文中采用分离式Hopkinson压杆对不同倾角的裂隙岩体进行试验，没有考虑裂隙岩体在其他方向的受力情况，该方法不能真实反映裂隙岩体的受力特征。

从已有的模拟冲击荷载的装置和方法中可以看出存在以下方面的不足：首先是对于用于试验的岩石试样，只考虑了几何特征，如形状、尺寸和缺陷，并没有考虑到试验对象在实际工程中受到的力学特征，地下工程围岩都要受一定的地层约束，即在边界条件上是力或者位移的限制。其次，已有的装置和方法都只关注试样发生破坏时的荷载大小，而没有监测试样受到荷载后的变形以及破坏过程，从而忽视了煤岩体受动荷载后的大量对研究具有重要意义的信息。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于冲击荷载下深部节理岩体破裂机理的试验装置，既考虑到了试验试样所受的应力或位移边界条件，又能够监测试样受动荷载后的变形及破坏过程，大大丰富了动载研究中所能够提取到的信息，同时还具有结构简易、造价低廉、操作简单等特点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：