[發明專利]基于磁電控制的巖體瞬態卸荷滲流動力響應模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201810316730.0
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108548766B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 羅憶;何承東;李新平;王明洋;劉婷婷;郭運華;鄭博聞;曾芙翎;張琪
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒;汪瑋華

本發明提出一種基于磁電控制的巖體瞬態卸荷滲流動力響應模擬試驗裝置，包括加載模塊、試件模塊、監測模塊和液壓站，加載模塊包括支撐臺、加載油缸和加載筒，試件模塊包括節理巖體試樣、圍壓組件和注水組件，能分別對節理巖體試樣施加圍壓和注入高壓水，監測模塊包括計算機、數據采集裝置和攝像機，數據采集裝置設于節理巖體試樣上，通過線纜與計算機相連，對模擬過程進行監測，攝像機拍攝記錄試驗過程，液壓站與加載油缸及圍壓組件相聯。本發明能直觀的了解節理巖體試樣瞬態卸荷滲流過程中的應變、位移及振動情況，提高節理巖體試樣型在卸荷時的應變率，對節理巖體試樣在高圍壓及高滲壓條件下的瞬態卸荷滲流動力響應問題進行有效研究。

技術領域

本發明屬于巖土工程模型試驗的技術領域，尤其涉及一種基于磁電控制的巖體瞬態卸荷滲流動力響應模擬試驗裝置。

背景技術

水電站建設選址均位于高富水地區，深部巖體內部常有高壓滲流存在，開挖卸荷應力波在圍巖中傳播的過程中與結構面產生相互作用，使得結構面產生法向和切向振動，進而產生松動、滑移、開裂，并誘發滲流通道的增大，促進了滲流場的發展；而滲流場的發展又進一步導致結構面填充物特性變化和結構面的進一步擴展，導致圍巖參數的劣化和變形的增大，并加劇了后續變形速率，對施工和運行期的地下廠房安全穩定埋下隱患。因此，在研究開挖卸荷過程中的圍巖變形穩定問題時，需要考慮動力荷載與滲流場耦合作用下的圍巖變形損傷演化問題。

然而，以往都是通過理論分析和數值模擬的方法對有關節理巖體模型在高圍壓及高滲壓條件下的瞬態卸荷滲流動力響應問題進行研究，都不能直觀的了解到節理巖體模型瞬態卸荷滲流過程中的應變、位移及振動情況。而現有的模擬開挖卸荷的試驗系統卸荷速率又較慢，無法對節理巖體模型試件上所受到的荷載進行快速的卸除，所以節理巖體模型在卸荷時的應變率較低，不符合工程中實際的卸荷情況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述存在的問題，提供一種基于磁電控制的巖體瞬態卸荷滲流動力響應模擬試驗裝置，能夠通過改變滲壓水頭大小、地應力靜載大小及瞬態卸荷峰值大小研究在不同填充條件下，貫通結構面填充物力學特性及節理巖體模型滲流-動應力耦合作用下的松動變形時空分布規律。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：基于磁電控制的巖體瞬態卸荷滲流動力響應模擬試驗裝置，其特征在于，包括加載模塊、試件模塊、監測模塊和液壓站，加載模塊包括支撐臺、加載油缸和加載筒，所述支撐臺頂部開設加載凹槽，加載凹槽外側端設有第一反力墩，所述加載油缸和加載筒依次設于加載凹槽內，通過活塞桿相聯，加載油缸的外側端與第一反力墩相抵，所述試件模塊包括節理巖體試樣、圍壓組件和注水組件，所述圍壓組件外套于所述節理巖體試樣，所述注水組件包括注水鋼管和水泵，圍壓組件兩端分別與支撐臺及第二反力墩相抵，所述注水鋼管一端為封閉端，依次穿過第二反力墩、節理巖體試樣和加載筒與所述活塞桿相連，另一端與所述水泵相連，所述監測模塊包括計算機、數據采集裝置和攝像機，所述數據采集裝置設于節理巖體試樣上，通過線纜與計算機相連，所述攝像機拍攝記錄試驗過程，所述液壓站與加載油缸及圍壓組件相聯。

按上述方案，所述活塞桿位于所述加載油缸內的一端上設有第一活塞，位于所述加載筒內的另一端上設有第二活塞，活塞桿為中空結構，所述注水鋼管一端與內腔配置相連，活塞桿另一端端頭套設鐵環，加載筒一端固設環狀電磁鐵，所述環狀電磁鐵的內徑與活塞桿的外徑相配置，環狀電磁鐵通過線纜與直流電壓控制器相連。

按上述方案，所述圍壓組件包括鋼筒和環形橡膠囊，環形橡膠囊包覆所述節理巖體試樣置于鋼筒內部，鋼筒開孔與環形橡膠囊的輸油孔相對應設置。

按上述方案，所述液壓站包括油箱、油泵、第一高壓油管、第二高壓油管和第三高壓油管，油箱通過輸油管和回油管與油泵相連，油泵分別與第一、第二、第三高壓油管相連，第一、第二高壓油管分別與加載油缸的兩端相連通，第三高壓油管穿過鋼管開孔與環形橡膠囊的輸油孔相連通，第一高壓油管上設有第一油壓表和第一控制閥，第二高壓油管上設有第二油壓表和第二控制閥，第三高壓油管上設有第三油壓表和第三控制閥。