[發明專利]一種巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201811579899.1
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109490085B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 劉學生;宋世琳;譚云亮;范德源;寧建國;顧清恒;江寧;王俊;徐強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/307
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

1.一種巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統，其特征在于，其包括：

承載框架單元，包括底座、立柱和橫梁，所述立柱豎直設置在所述底座的上表面兩側，所述橫梁水平固定在所述立柱的上部；

軸壓加載單元，固定在所述底座的上表面中間位置處，且用于對試件施加自下而上的軸向壓力；

沖擊加載單元，固定在所述橫梁上，且用于對試件施加自上而下的軸向沖擊載荷；

圍壓加載單元，設置在所述軸壓加載單元和沖擊加載單元之間，所述圍壓加載單元用于對試件施加水平面內的圍壓；

圍壓卸載單元，用于對所述試件水平面內的其中一個側壁方向的圍壓進行卸載；所述圍壓卸載單元包括第二側向壓頭、撐桿、圍壓卸載油缸、第一壓力傳感器和卸載控制器，所述第二側向壓頭設在壓力室外部的第四個側壁上，第二側向壓頭的一端水平伸入壓力室后與試件的第四個側壁相接觸，所述第二側向壓頭的另一端與撐桿的一端相鉸接，撐桿的另一端設有滑輪，所述圍壓卸載油缸與圍壓加載油箱相連接，且所述圍壓卸載油缸的活塞桿端部設有滑槽，撐桿的滑輪與滑槽相配合，其中，所述滑槽的內部還設有可打開和關閉的擋板，當擋板打開時，滑輪可沿滑槽自由滑動，當擋板關閉時，滑輪鎖緊在滑槽中；所述第一壓力傳感器設置在第二側向壓頭與試件之間，所述卸載控制器分別與第一壓力傳感器和擋板相連接；

加載控制單元，用于分別控制所述軸壓加載單元、沖擊加載單元和圍壓加載單元進行加載；

監測單元，用于監測所述試件在加卸載過程中受力、變形及破壞情況；

數據分析單元，與所述加載控制單元相連接，且所述數據分析單元用于接受所述監測單元的數據并處理分析。

2.如權利要求1所述的巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統，其特征在于，所述軸壓加載單元包括軸壓加載油缸、軸壓加載油箱和下壓頭，所述軸壓加載油缸固定在所述底座上，所述軸壓加載油箱與軸壓加載油缸相連接，所述下壓頭的一端與軸壓加載油缸相連接，其另一端豎直伸入到圍壓加載單元中并與試件的下表面相接觸。

3.如權利要求1所述的巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統，其特征在于，所述沖擊加載單元包括沖擊加載油缸、沖擊加載油箱、上壓頭和承壓柱，所述沖擊加載油缸與橫梁固定連接，且所述沖擊加載油缸與所述沖擊加油箱相連接，所述承壓柱的一端與沖擊加載油缸的活塞桿相連接，其另一端與上壓頭的頂部相連接，所述上壓頭的底部與試件的上表面相接觸。

4.如權利要求1所述的巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統，其特征在于，所述圍壓加載單元包括壓力室、三個圍壓加載油缸、圍壓加載油箱和三個第一側向壓頭，試件設置在壓力室中，所述圍壓加載油箱與圍壓加載油缸相連接，所述圍壓加載油缸的活塞桿與第一側向壓頭相連接，三個第一側向壓頭分別設置在壓力室外部的三個側壁上，三個第一側向壓頭水平伸入壓力室后與試件的三個側壁相接觸，所述圍壓卸載單元設置在壓力室外部的第四個側壁上。

5.如權利要求3所述的巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統，其特征在于，所述監測單元包括第二壓力傳感器、應變片、動態應變儀、高速攝像機和信號采集器，所述第二壓力傳感器分別設置在承壓柱和上壓頭之間、第一側向壓頭和試件之間，所述應變片設置在所述試件的六個外表面上，所述動態應變儀與所述應變片相連接，所述信號采集器的一端與第二壓力傳感器、動態應變儀和高速攝像機相連接，另一端與數據分析單元相連接，所述高速攝像機設置在圍壓卸載單元的同側，并與試件的位置相對應。

6.如權利要求4所述的巖石沖擊加載-卸圍壓力學試驗系統，其特征在于，所述壓力室采用透明材料制作而成，所述壓力室的側壁上設有可打開和關閉的倉門，且所述壓力室的內部還設有用于信號傳輸線的通道。