[发明专利]用于测量水力耦合作用下深部岩石动态性能的装置及方法

说明书

本发明提供一种用于测量水力耦合作用下深部岩石动态性能的装置及方法，包括水力耦合实验装置和分离式霍普金森压杆装置；水力耦合实验装置用于模拟深部岩石所处的原位高围压、高渗透水压的赋存环境；分离式霍普金森压杆装置用于对试样提供动态冲击加载条件。本发明通过轴压、围压和水压装置，模拟不同地应力和水压力条件下试样的水力耦合环境；结合分离式霍普金森压杆装置，从而实现不同水力耦合下对试样的动态加载。该功能的实现为深部富含渗渗透水压环境下围岩动态破坏机理试验提供有力的装置支撑，成果可为实际工程提供可信的水力耦合条件下岩石动态压缩试验参数，供围岩支护方案设计及相关科研工作提供参考。

技术领域

本发明具体涉及一种用于测量水力耦合作用下深部岩石动态性能的装置和方法。

背景技术

随着地下工程往“大、长、深、群”方向发展，工程建设面临着活动断裂、强烈地震、高地应力、高地温、高水压等复杂地质环境。同时，在施工过程中，围岩及工程结构面临着强扰动，如开挖卸荷、爆破震动等影响，使得围岩或地下工程结构出现不同程度的损伤，而且在高水压作用下会出现一系列施工地质灾害问题。因此，了解水力耦合和动态作用下深部岩石的物理力学性能，是深部地质工程和岩土工程学科前沿的关键科学问题和亟待解决的重大课题。

目前关于水力耦合作用下岩石力学性质的研究主要为实验研究。成都理工大学采用MTS815型程控伺服刚性试验机，在饱和试样底端加载水压，同时进行了三轴实验；长江科学院研制了用于复杂裂隙岩体的水力耦合现场三轴试验系统，采用水压加载系统将水密试验舱注满水，水经透水钢板渗入岩体试件，调控压力水管路阀门，使水密试验舱内形成预设的稳定水压，在此基础上进行三轴实验。但是以上实验技术均是研究静态或准静态条件下岩石的力学性质，对于动态力学性质研究的很少。

针对目前深部岩石工程水力耦合环境中岩石动态力学测试的复杂性，本发明提出了一种用于测量水力耦合作用下深部岩石动态性能的装置和方法。通过本发明能够实现不同地应力条件和不同水压条件共同作用下岩石动态力学性能的测试，为确定深部水力耦合环境下岩石力学性能、优化施工方法等提供准确可信的实验参数，供工程设计和科研参考。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种用于测量水力耦合作用下深部岩石动态性能的装置和方法，实现不同地应力条件和不同渗透水压条件共同作用下岩石动态力学性能的测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明为通过室内实验手段研究水力耦合条件下深部岩石在动态荷载作用后的力学性能参数提供强有力的技术和理论支撑，成果可为实际工程提供准确可信的实验参数，供工程设计和科研参考。

本发明的一种用于测量水力耦合作用下深部岩石动态性能的装置，包括水力耦合实验装置和分离式霍普金森压杆装置；水力耦合实验装置用于模拟深部岩石所处的原位高围压、高渗透水压的赋存环境；分离式霍普金森压杆装置用于对试样提供动态冲击加载条件。

所述水力耦合实验装置，包括入射撞杆、透射撞杆、入射立板、透射立板、油缸；

入射立板与导轨支架分别和平台固定相连；透射立板位于入射立板与导轨支架之间；导轨支架与入射立板之间固定有两根水平的导轨，透射立板的圆孔滑动安装在导轨上；

入射立板与透射立板中心处均设置通孔，所述的入射撞杆滑动穿过入射立板，透射撞杆滑动穿过透射立板，并且入射撞杆的工作端、透射撞杆的工作端位置相对并且位于入射立板与透射立板之间；样品放置在入射撞杆的工作端与透射撞杆的工作端之间；

入射立板与透射立板之间安装有油缸；

入射撞杆和透射撞杆内部中心设置有注水孔，注水孔将液体导入到样品处；

样品的外部设有密封装置。