[发明专利]动态载荷作用下粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统

权利要求书

1.一种粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，包括：

测试模型垂直加载系统，用于对测试模型施加垂向加载及控制冲击滑移导向，所述测试模型内嵌有粗糙裂隙面；

光学实验系统，用于捕捉测试模型在所述粗糙裂隙面剪切滑移过程中的光弹条纹图像；

水平轻气炮冲击系统，用于通过向测试模型发射预设冲击速度值的弹丸的方式对测试模型施加动态应力波作用；

数字信号控制系统，用于控制所述的光学实验系统、水平轻气炮冲击系统及测试模型垂直加载系统的协同工作，还用于控制弹丸冲击被测试模型时的脉冲激光发射及光学实验系统中的高速相机拍摄的同步；

所述测试模型的粗糙裂隙面的剖面曲线为拼接巴顿曲线；

拼接巴顿曲线的生成过程为：

所需使用的曲线中选用一段巴顿曲线AD，所需使用的曲线指的是预设置的粗糙裂隙对应的曲线，从选用的巴顿曲线右端点D引出一条水平实线至左端点A的垂直位置，测量得到曲线AD的水平距离L1，所述水平实线与所述巴顿曲线AD相交于B，如果BD长度大于X-L1，则沿着B点向右框选水平长度为X-L1的区域BC，获取区域BC内所包含的曲线BC；如果BD长度小于X-L1，则沿着B点向左框选水平长度为X-L1的区域CB，获取区域CB内所包含的曲线CB，将曲线CB沿着垂直方向镜像，得到曲线BC，将所述曲线BC拼接到所述巴顿曲线AD的右端点D上，得到拼接巴顿曲线AE，其中，所述X为所述粗糙裂隙水平长度。

2.根据权利要求1所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，

粗糙裂隙面为借助CT扫描与三维重构技术，对裂隙煤岩体结构进行扫描，将扫描切片进行三维重构，获取的真实裂隙面，将所述真实裂隙面作为测试模型的粗糙裂隙面。

3.根据权利要求1所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，所述测试模型内还设置有用于对粗糙曲面进行检测的多个参考测点，以使得高速相机通过检测所述参考测点位置的变化，捕捉相同水平位置处测试模型的剪切滑移错动情况，每个粗糙裂隙面匹配有对应的参考测点，并且，不同粗糙裂隙面所对应的参考测点配置不同的标识。

4.根据权利要求1所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，高压气室，与所述高压气室相连的炮管，以可拆卸方式设置在所述炮管的自由端的弹丸，所述弹丸用于冲击测试模型。

5.根据权利要求1所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，测试模型垂直加载系统，包括：

用于固定所述测试模型的L形垫块，所述L形垫块的内侧面向所述测试模型，且所述L形垫块的横向垫块位于所述测试模型的顶部；

设置于所述横向垫块外侧表面的滚珠轴承；

面向所述滚珠轴承的加载垫板；

与所述加载垫板背向滚珠轴承的面相连的加载电机压头；

设置于所述测试模型底部的模型夹具；

与所述模型夹具相连的用于控制所述模型夹具伸缩的轴向加载电机；

加载机框架，用于固定加载电机压头和轴向加载电机，并为所述模型夹具提供支撑。

6.根据权利要求5所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，所述L形垫块301的横向垫块面向所述测试模型的一面设置有凹槽结构，用于锁死所述L形垫块301与所述测试模型接触部分。

7.根据权利要求1所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，光学实验系统，包括：

脉冲激光光源；

依次设置在所述脉冲激光光源的发射路径上的扩束镜、起偏镜、第一1/4波片、第二1/4波片、分析镜和高速相机组合。

8.根据权利要求7所述的粗糙裂隙面剪切滑移动态应力场测试系统，其特征在于，光学实验系统中，还包括：

可调节式分光镜，用于将测试模型出射光路扩展成多个不同方向的光束，分别垂直穿过所述第二1/4波片和分析镜A镜组中对应的各个可旋转波片；

第二1/4波片QA镜组和分析镜A镜组均由多个直径200mm的同种规格光学波片组成

所述第二1/4波片为可旋转调节的多个波片组成的1/4波片镜组，所述分析镜包括多个同种规格的可旋波片。