[发明专利]一种带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统与测试方法

权利要求书

1.一种带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统，其特征在于，包括主加载框架、轴压系统、动载局部作用围压系统，动载局部作用围压系统设置有动载局部作用压力室、动载局部作用杆，动载局部作用压力室包括压力室主体、橡皮套筒、上压块、下压块，橡皮套筒设置于压力室主体的内壁，与压力室主体围成油压腔，压力室主体开设有与油压腔相通的进油口，岩石试样设置在橡皮套筒内，上压块、下压块分别从压力室主体的上端、下端穿入，与岩石试样的上表面、下表面相抵；动载局部作用杆的一端与轴压系统连接，另一端与上压块连接，轴压系统通过动载局部作用杆向岩石试样施加动力局部载荷。

2.根据权利要求1所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统，其特征在于，压力室主体包括压力室套筒、压力室上盖、压力室下盖，压力室上盖、压力室下盖分别密封设置于压力室套筒的上端开口与下端开口；压力室上盖、压力室下盖分别开设有通孔，上压块、下压块分别从压力室上盖、压力室下盖的通孔穿入。

3.根据权利要求1所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统，其特征在于，轴压系统包括加载顶油缸、加载底油缸、位移传感器、动载力传感器，加载顶油缸设置在主加载框架顶部，加载底油缸设置在主加载框架的底座上，位于动载局部作用压力室的下方，位移传感器设置于动载顶油缸上，用于采集轴向位移数据，动载力传感器设置于加载顶油缸的输出端，用于采集动力局部荷载的大小。

4.根据权利要求3所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统，其特征在于，动载局部作用围压系统包括动载局部作用加载框架、动载局部作用压力室、动载局部作用杆、负荷传感器，动载局部作用加载框架安装于加载顶油缸的输出端，动载局部作用杆穿设于动载局部作用加载框架，一端与加载顶油缸的输出端连接，另一端与上压块连接，负荷传感器设置于动载局部作用加载框架下表面，用于采集轴向荷载数据。

5.根据权利要求4所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统，其特征在于，动载局部作用围压系统还包括动载局部作用小车，动载局部作用小车通过滑轨与主加载框架滑动连接；设置为一体的动载局部作用加载框架、动载局部作用压力室、动载局部作用杆安装于动载局部作用小车上。

6.根据权利要求5所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试系统，其特征在于，还包括不带动力局部载荷作用的围压室、通过滑轨与主加载框架滑动连接的常规测试小车；使用围压室时，将设置为一体的动载局部作用加载框架、动载局部作用压力室、动载局部作用杆从主加载框架解除连接，并将动载局部作用小车推出，然后将安装有围压室的常规测试小车推入，将围压室与主加载框架连接。

7.一种带动力局部载荷作用的岩石强度测试方法，其特征在于，使用权利要求1至6任一项所述的岩石强度测试系统，步骤如下：

1)试样安装：

在岩石试样表面贴上用于检测轴向变形的应变片，装入动载局部作用压力室内，将动载局部作用加载框架、动载局部作用压力室、动载局部作用杆安装于主加载框架上；

2)轴向加载及动荷载加载：

先将动载局部作用压力室内充满油，然后控制并施加一级围压，保持恒定；接着施加轴向荷载并记录数据，当加载到目标轴向荷载时，控制加载动力局部荷载。

8.根据权利要求7所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试方法，其特征在于，试验完成后进行拆卸：将动载局部作用杆提升至初始位置，卸轴压至约0.5MPa，卸围压至0MPa，将加载底油缸下降至初始位置。

9.根据权利要求8所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试方法，其特征在于，进一地，步骤1)中，将动载局部作用压力室安装于动载局部作用小车上，将动载局部作用杆与上压块连接，推入动载局部作用小车，连接数据线及油管，完成试样安装；

步骤2)中，动力局部荷载以一定的频率或幅度作用于岩石试样，并且在施加动力局部荷载时逐渐卸除轴向荷载或者围压；

步骤3)中，将动载局部作用小车推出，缷下岩石试样，试验完成。

10.根据权利要求9所述的带动力局部载荷作用的岩石强度测试方法，其特征在于，动力局部荷载所施加的最大荷载为300KN，最高频率为70Hz；动力局部荷载的波形为正弦波、三角波或方波。