[發明專利]一種帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統與測試方法

在審

• 申請號: 201810016367.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108106941A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 林春;俞縉;陳旭;蔡燕燕;劉士雨
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/12
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;楊鍇

1.一種帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統，其特征在于，包括主加載框架、軸壓系統、動載局部作用圍壓系統，動載局部作用圍壓系統設置有動載局部作用壓力室、動載局部作用桿，動載局部作用壓力室包括壓力室主體、橡皮套筒、上壓塊、下壓塊，橡皮套筒設置于壓力室主體的內壁，與壓力室主體圍成油壓腔，壓力室主體開設有與油壓腔相通的進油口，巖石試樣設置在橡皮套筒內，上壓塊、下壓塊分別從壓力室主體的上端、下端穿入，與巖石試樣的上表面、下表面相抵；動載局部作用桿的一端與軸壓系統連接，另一端與上壓塊連接，軸壓系統通過動載局部作用桿向巖石試樣施加動力局部載荷。

2.根據權利要求1所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統，其特征在于，壓力室主體包括壓力室套筒、壓力室上蓋、壓力室下蓋，壓力室上蓋、壓力室下蓋分別密封設置于壓力室套筒的上端開口與下端開口；壓力室上蓋、壓力室下蓋分別開設有通孔，上壓塊、下壓塊分別從壓力室上蓋、壓力室下蓋的通孔穿入。

3.根據權利要求1所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統，其特征在于，軸壓系統包括加載頂油缸、加載底油缸、位移傳感器、動載力傳感器，加載頂油缸設置在主加載框架頂部，加載底油缸設置在主加載框架的底座上，位于動載局部作用壓力室的下方，位移傳感器設置于動載頂油缸上，用于采集軸向位移數據，動載力傳感器設置于加載頂油缸的輸出端，用于采集動力局部荷載的大小。

4.根據權利要求3所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統，其特征在于，動載局部作用圍壓系統包括動載局部作用加載框架、動載局部作用壓力室、動載局部作用桿、負荷傳感器，動載局部作用加載框架安裝于加載頂油缸的輸出端，動載局部作用桿穿設于動載局部作用加載框架，一端與加載頂油缸的輸出端連接，另一端與上壓塊連接，負荷傳感器設置于動載局部作用加載框架下表面，用于采集軸向荷載數據。

5.根據權利要求4所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統，其特征在于，動載局部作用圍壓系統還包括動載局部作用小車，動載局部作用小車通過滑軌與主加載框架滑動連接；設置為一體的動載局部作用加載框架、動載局部作用壓力室、動載局部作用桿安裝于動載局部作用小車上。

6.根據權利要求5所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試系統，其特征在于，還包括不帶動力局部載荷作用的圍壓室、通過滑軌與主加載框架滑動連接的常規測試小車；使用圍壓室時，將設置為一體的動載局部作用加載框架、動載局部作用壓力室、動載局部作用桿從主加載框架解除連接，并將動載局部作用小車推出，然后將安裝有圍壓室的常規測試小車推入，將圍壓室與主加載框架連接。

7.一種帶動力局部載荷作用的巖石強度測試方法，其特征在于，使用權利要求1至6任一項所述的巖石強度測試系統，步驟如下：

1)試樣安裝：

在巖石試樣表面貼上用于檢測軸向變形的應變片，裝入動載局部作用壓力室內，將動載局部作用加載框架、動載局部作用壓力室、動載局部作用桿安裝于主加載框架上；

2)軸向加載及動荷載加載：

先將動載局部作用壓力室內充滿油，然后控制并施加一級圍壓，保持恒定；接著施加軸向荷載并記錄數據，當加載到目標軸向荷載時，控制加載動力局部荷載。

8.根據權利要求7所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試方法，其特征在于，試驗完成后進行拆卸：將動載局部作用桿提升至初始位置，卸軸壓至約0.5MPa，卸圍壓至0MPa，將加載底油缸下降至初始位置。

9.根據權利要求8所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試方法，其特征在于，進一地，步驟1)中，將動載局部作用壓力室安裝于動載局部作用小車上，將動載局部作用桿與上壓塊連接，推入動載局部作用小車，連接數據線及油管，完成試樣安裝；

步驟2)中，動力局部荷載以一定的頻率或幅度作用于巖石試樣，并且在施加動力局部荷載時逐漸卸除軸向荷載或者圍壓；

步驟3)中，將動載局部作用小車推出，缷下巖石試樣，試驗完成。

10.根據權利要求9所述的帶動力局部載荷作用的巖石強度測試方法，其特征在于，動力局部荷載所施加的最大荷載為300KN，最高頻率為70Hz；動力局部荷載的波形為正弦波、三角波或方波。