[發(fā)明專利]一種落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機及試驗方法

有效

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• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109580395B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 牛雷雷;王吉;朱萬成;徐曾和;劉洪磊;李少華;李帥;閆保旭
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28;G01N3/303
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 任凱

本發(fā)明屬于巖石力學特性測試領域，具體涉及一種落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機及試驗方法。本發(fā)明的技術方案如下：一種落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機，包括蓄能器、加載系統(tǒng)和落錘沖擊機構，所述蓄能器為所述加載系統(tǒng)提供穩(wěn)定壓力，所述加載系統(tǒng)使巖石試樣處于剪切蠕變狀態(tài)，所述落錘沖擊機構通過所述加載系統(tǒng)對巖石試樣進行法向的動態(tài)沖擊。本發(fā)明通過蓄能器控制使巖石試樣處于剪切蠕變狀態(tài)，然后利用落錘進行法向的動態(tài)沖擊，研究法向動態(tài)擾動產(chǎn)生的切向動載荷對巖石試樣剪切蠕變狀態(tài)的影響，進而研究動態(tài)擾動誘致的巖石剪切蠕變失穩(wěn)機理。

技術領域

本發(fā)明屬于巖石力學特性測試領域，具體涉及一種落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機及試驗方法。

背景技術

在礦山開采過程中，斷層活化誘發(fā)的邊坡滑坡、頂板垮塌等災害不僅影響日常的采礦活動，而且常常嚴重威脅到礦山人員及礦山機械的安全。誘發(fā)斷層活化的因素很多，爆破應力波作為最常見的一種外界動態(tài)載荷對開采過程中斷層的活化具有重要的影響。深部巖體中的斷層處于高地應力環(huán)境，長時間處于流變狀態(tài)，受到外部擾動后，容易產(chǎn)生剪切滑移，因此進行動態(tài)擾動后的剪切蠕變實驗對于探索爆破應力波誘致的斷層滑移具有重大意義。但現(xiàn)有剪切試驗機只能做蠕變試驗或沖擊加載，尚未將剪切蠕變與動態(tài)擾動結合起來，難以滿足實驗室研究的需要。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機及試驗方法，通過蓄能器控制使巖石試樣處于剪切蠕變狀態(tài)，然后利用落錘進行法向的動態(tài)沖擊，研究法向動態(tài)擾動產(chǎn)生的切向動載荷對巖石試樣剪切蠕變狀態(tài)的影響，進而研究動態(tài)擾動誘致的巖石剪切蠕變失穩(wěn)機理。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機，包括蓄能器、加載系統(tǒng)和落錘沖擊機構，所述蓄能器為所述加載系統(tǒng)提供穩(wěn)定壓力，所述加載系統(tǒng)使巖石試樣處于剪切蠕變狀態(tài)，所述落錘沖擊機構通過所述加載系統(tǒng)對巖石試樣進行法向的動態(tài)沖擊。

進一步地，所述的落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機，其中所述加載系統(tǒng)包括箱體、水壓缸一、頂塊、剪切盒、垂直定位螺栓、外側垂直定位螺母、內側垂直定位螺母、導軌、滑塊、移動墊塊、水壓缸二、剪切墊塊、水平定位螺栓、內側水平定位螺母和外側水平定位螺母，水壓缸一設置在所述箱體的底面上，所述頂塊安裝在水壓缸一的缸柱上，所述剪切盒包括上部和下部，所述剪切盒放置在所述頂塊上，剪切盒上部與剪切盒下部之間用于放置巖石試樣；垂直定位螺栓通過外側垂直定位螺母及內側垂直定位螺母安裝在所述箱體的頂板上；所述箱體的相對的兩個側壁的內側分別設有一對平行的豎向的T型槽，所述導軌的兩端分別設有T型端頭，一對所述導軌的T型端頭分別安裝在所述箱體的T型槽內；所述滑塊與一對所述導軌滑動連接在一起，移動墊塊與所述滑塊連接在一起；水壓缸二設置在所述箱體的側壁上，水壓缸二的缸柱用于頂在剪切盒上部的側面；剪切墊塊放置在所述頂塊上，與剪切盒下部貼緊放置；所述箱體的側壁設有兩條平行的豎向的通槽，一對水平定位螺栓通過內側水平定位螺母和外側水平定位螺母安裝在所述通槽中。

進一步地，所述的落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機，其中所述蓄能器設置在穩(wěn)壓箱內，所述蓄能器通過注水管一與水壓缸一相連，注水管一上設有減壓閥一；所述蓄能器通過注水管二與水壓缸二相連，注水管二上設有減壓閥二；所述蓄能器設有注水管三，注水管三上設有注水閥，水泵通過注水管三向所述蓄能器注水；減壓閥一通過連接管一與背壓閥一相連，背壓閥一設有排水管一；減壓閥二通過連接管二與背壓閥二相連，背壓閥二設有排水管二；所述穩(wěn)壓箱上設有水槽一，排水管一及排水管二的出口端設置在水槽一內。

進一步地，所述的落錘沖擊巖石剪切蠕變試驗機，其中所述箱體旁設有水槽二，水壓缸一設有排水管三，水壓缸二設有排水管四，排水管三及排水管四的出口端設置在水槽二內。