[发明专利]动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统

说明书

本发明提供一种动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统，其特征在于，具有：剪切盒构件；垂直加载装置，对试样施加垂直载荷，包含：施加激振载荷的电磁式激振器，设置在电磁式激振器端部的垂直动态压力传感器；水平加载装置，包含：水平加载器，和设置在水平加载器端部的水平压力传感器；数据采集部，包含：设置在电磁式激振器上的动态位移传感器，设置在水平加载器上的水平位移传感器，呈网状均匀地设置在试样的待测部位上、对待测部位进行实时动态应变测量的分布式光纤光栅传感器，和朝向剪切盒构件、对盒内试样进行扫描、并获得试样裂隙信息的CT实时扫面系统；以及控制部。

技术领域

本发明属于岩土工程室内力学试验技术领域，具体涉及一种动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统。

背景技术

随着人类对地下空间和蕴藏资源的开发，现代岩土工程涉及的深度不断增加。由于深部岩体＂三高＂状态(高地应力、高温度、高渗透压)及其节理化特点，进行工程作业时，会出现大量的岩体动力灾害，滑移型岩爆是岩石力学工程领域专家和学者研究的热点之一。

在爆破开挖等动力加卸载扰动下，深部岩体结构面附件会产生应力集中和高应力作用环境变化，加卸载将导致结构面压力出现增减特征，甚至出现张开滑移、抗滑力陡降现象，同时扰动也将影响裂纹闭合和扩展等机制。这些无法用传统连续介质力学理论解释和分析的新特征科学现象，通常采用室内试验进行机理研究。

针对室内试验，一方面，传统的结构面摩擦试验设备多为静态(准静态)试验设备，无法模拟动力扰动或扰动能力受限，如常规伺服试验机由于技术等原因大多扰动频率停留在5HZ左右的上限的低频扰动，而爆破应力波、岩体失稳传来的地震波、机械钻凿或重型设备振动引起的振动波大多远超出此范围，通过这些试验设备得到的数据，往往无法较好的再现工程中的实际情况；另一方面，受到监测困难等诸多因素影响，目前仍主要采用应变片、位移计等单点测量法，测量能力有限，限制了对试验的进一步监测和分析。

为建立岩体结构面特性、地应力、动力扰动等参数与岩体结构面抗滑力、动摩擦系数的变化影响关系，进一步研究剪切面附近质点动态变形场、应力场、裂纹演化规律，探讨深部岩体摩擦力减弱效应、超低摩擦效应等产生原因及深部含结构面岩体的滑移型岩爆发生机理，发明一种动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统有较大意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统，能够研究深部含结构面岩体在不同振幅、扰动频率、波形的振动荷载作用下，深部岩体结构面动态变形场、应力场、动摩擦系数、裂纹等演化规律，进一步认识复杂动力扰动作用下滑移型岩爆的发生机理。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供一种动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统，其特征在于，具有：剪切盒构件，用于放置待测试的试样；垂直加载装置，对试样施加垂直载荷，包含：施加激振载荷的电磁式激振器，设置在电磁式激振器端部的垂直动态压力传感器；水平加载装置，对试样施加水平载荷，包含：载荷施加端朝向剪切盒构件的水平加载器，和设置在水平加载器端部的水平压力传感器；数据采集部，包含：设置在电磁式激振器上的动态位移传感器，设置在水平加载器上的水平位移传感器，呈网状均匀地设置在试样的待测部位上、对待测部位进行实时动态应变测量的分布式光纤光栅传感器，和朝向剪切盒构件、对盒内试样进行扫描、并获得试样中的裂隙信息的CT实时扫面系统；以及控制部，与垂直加载装置、水平加载装置、数据采集部通信相连，并控制它们的运行。

在本发明所涉及的动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统中，还可以具有这样的特征：电磁式激振器通过函数信号控制激振波形，施加扰动信号，工作频率上限为400Hz，振幅最大范围为-1～1mm。

在本发明所涉及的动力扰动作用下的滑移型岩爆剪切试验系统中，还可以具有这样的特征：水平加载器为伺服作动器。