[发明专利]一种围压与湿热耦合条件下煤岩动态冲击破坏测试系统

说明书

本发明公开了一种围压与湿热耦合条件下煤岩动态冲击破坏测试系统，涉及煤岩动力破坏试验技术领域，能够实现高围压、高湿热与强动力扰动条件下煤岩体动态冲击加载。本系统由冲击加载装置和湿热力耦合装置组成，冲击加载装置对煤岩体试样施加强动力扰动，湿热力耦合装置对试样形成测试所需的湿度、温度和围压条件。在冲击加载过程中，能够实时获取试样内部微破裂信号和表面断裂图像信息，用于分析高围压、高湿热与强动力扰动条件下煤岩体的动力学响应特征，对于深部地下空间动力灾害预测与控制具有重要的理论意义和实践价值。

技术领域

本发明涉及煤岩动力破坏试验技术领域，具体涉及一种围压与湿热耦合条件下煤岩动态冲击破坏测试系统。

背景技术

随着全球经济迅猛发展，国防、交通、水利、矿业等行业地下工程规模和深度快速增长，深部地下空间利用与矿产资源开发逐渐成为各国重点研究领域。目前，我国煤炭资源已大多开始向深部延伸，深部地下空间煤岩体往往处于高围压、高湿热和强动力扰动环境，在深部开发过程中极易发生岩爆、冲击地压等动力灾害，严重威胁人员生命与财产安全。

当前，人们对高围压、高湿热与强动力扰动环境下煤岩体动力学响应仍然缺乏足够的认识，因此难以对深部地下空间动力灾害进行有效预测和控制。研制一种围压与湿热耦合条件下煤岩动态冲击破坏测试系统，用于分析深部围压与湿热耦合条件下煤岩体动力学响应特征，对于深部地下空间动力灾害预测与控制具有重要的理论意义和实践价值。

目前，现有煤岩动态冲击破坏测试系统主要是基于分离式霍普金森压杆装置实现，此类系统中的围压装置大多采用液压泵站将油或水注入密闭腔室，通过密封胶套将压力作用在试样周围，这种处理方式有以下缺点：

1.由于霍普金森压杆试验的时间仅在几个ms内即可完成，作用过程瞬间结束，如采用液压方式，液压伺服作动时间过长，导致围压与冲击载荷难以同步加载，并且试验时材料的较大变形会导致围压装置内液压油的体积变化，使得围压装置在试验过程中难以保持稳压。

2.由于试样被封装于密封胶套内，无法直接获取试样在冲击破坏过程中的内部微破裂信号和表面断裂图像信息，阻碍人们对煤岩体动力学响应特征的全面认识。

3.现有煤岩动态冲击破坏测试系统均无法模拟湿热环境，更无法用于研究围压与湿热耦合作用下的煤岩体动力学响应。

发明内容

解决的技术问题

本发明的目的是提供一种围压与湿热耦合条件下煤岩动态冲击破坏测试系统，能够实现围压与湿热耦合条件下煤岩体动态冲击破坏，并且在冲击破坏过程中，能够实时获取试样内部微破裂信号和表面断裂图像信息，真实反映深部高围压、高湿热与强动力扰动条件下煤岩体的动力学响应特征。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明包括冲击加载装置和湿热力耦合装置；所述冲击加载装置与所述湿热力耦合装置位于同一轴线上，所述冲击加载装置为气动控制，所述湿热力耦合装置外接增压装置、动态监测装置，所述湿热力耦合装置内装设有试样，且所述湿热力耦合装置与所述试样直接接触。

进一步地，所述冲击加载装置包括气室、控制阀、撞击杆、入射杆、透射杆；所述冲击加载装置中控制阀用于控制气室管道开启和闭合状态，撞击杆位于气室管路内，且撞击杆、入射杆和透射杆处于同一轴线上。

进一步地，所述湿热力耦合加载装置包括入射杆套、入射端腔室、透射端腔室、透射杆套；所述入射杆、所述入射杆套及所述入射端腔室从内到外逐层密封套接；所述透射杆、所述透射杆套及所述透射端腔室从内到外逐层密封套接；所述入射杆与所述透射杆之间夹持有试样，所述入射端腔室和所述透射端腔室通过法向螺栓连接，且所述入射端腔室和所述透射端腔室下方均固定有刚性基座。