[發明專利]三軸熱-水-力耦合的巖土體動態沖擊聚能剪切實驗裝置

在審

• 申請號: 202011160273.4
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112326467A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 鄒寶平;劉治平;羅戰友;牟軍東
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種三軸熱-水-力耦合的巖土體動態沖擊聚能剪切實驗裝置，其特征在于，包括：

沿水平軸向依次布設有動態沖擊入射桿(1)、巖土體試樣(3)、動態沖擊透射桿(2)，所述動態沖擊入射桿(1)的位置固定不變；

在所述巖土體試樣(3)的兩側均各自設有：棱臺式聚能環(33)、沖擊剪切環(34)和聚能剪切釘柱(35)，所述沖擊剪切環(34)與巖土體試樣(3)的同側端面緊密接觸，所述沖擊剪切環(34)全斷面與其對應的棱臺式聚能環(33)的四邊形上底面粘接連接，一側的棱臺式聚能環(33)的圓形下底面與所述動態沖擊入射桿(1)粘接連接，另一側的棱臺式聚能環(33)的圓形下底面與所述動態沖擊透射桿(2)粘接連接，所述聚能剪切釘柱(35)設置在同側沖擊剪切環(34)內；

預剪切裂紋設定在巖土體試樣的軸向中心，位于兩側的兩個所述沖擊剪切環(34)上各設有一個剪切預留孔(37)用于安設所述聚能剪切釘柱(35)，其中一個剪切預留孔(37)位于所述預剪切裂紋的水平位置的上端，另一個剪切預留孔(37)位于所述預剪切裂紋的水平位置的下端；

在所述動態沖擊入射桿(1)、巖土體試樣(3)、動態沖擊透射桿(2)的外部沿軸向套設有中空的L型環式法蘭(6)，所述L型環式法蘭(6)的外部套設有荷載保護套(7)，所述L型環式法蘭(6)的中心位置設有啞鈴式圍壓環(5)，所述啞鈴式圍壓環(5)為中空的啞鈴型圓柱結構，所述啞鈴式圍壓環(5)的外壁全角度與所述L型環設法蘭(6)的內壁粘接連接，在所述啞鈴式圍壓環(5)的中部沿所述啞鈴式圍壓環(5)的整個外圈形成凹陷部位，所述啞鈴式圍壓環(5)的內部安設有自適應保護環(4)，所述自適應保護環(4)上沿軸向設有中軸水流輸入槽(1105)，所述巖土體試樣(3)安設在所述自適應保護環(4)的內部中心；

所述動態沖擊入射桿(1)的外徑表面、所述棱臺式聚能環(33)的外表面、所述動態沖擊透射桿(2)的外徑表面與所述L型環式法蘭(6)的內徑表面之間形成構造間隙空間；

液壓式軸壓伸縮器(16)與所述動態沖擊透射桿(2)的施動端連接，動力沖擊子彈(17)與所述動態沖擊入射桿(1)的外側端連接，在所述構造間隙空間的兩側開口處設有溫度加熱裝置和溫度測量裝置，應力片(25)呈對稱狀分別布置在所述動態沖擊入射桿(1)和所述動態沖擊透射桿(2)上，所述動態沖擊入射桿(1)和所述動態沖擊透射桿(2)的上下兩側各自分別設有應力片(25)，所述應力片(25)通過多芯傳導線與超動態監測器(2807)連接以便通過所述超動態監測器(2807)實時監測熱-水-力耦合環境下巖土體試樣(3)的動態沖擊應力、應變；

通過將帶壓液壓油(14)從外部注入至所述啞鈴式圍壓環(5)的整個外圈致使所述啞鈴式圍壓環(5)在外力作用下包裹壓緊位于其內部的自適應保護環(4)、巖土體試樣(3)和沖擊剪切環(34)形成圍壓；通過驅動所述液壓式軸壓伸縮器(16)推動所述動態沖擊透射桿(2)使所述動態沖擊透射桿(2)處于受壓狀態、通過驅動所述動力沖擊子彈(17)高速撞擊所述動態沖擊入射桿(1)產生動態沖擊的能量，使得所述動態沖擊入射桿(1)和所述動態沖擊透射桿(2)各自通過與其同側的棱臺式聚能環(33)、聚能剪切釘柱(35)、沖擊剪切環(34)共同壓緊巖土體試樣(3)形成軸壓；所述圍壓和軸壓的共同作用形成動態三軸應力場；

通過將帶壓的純凈水(15)從外部注入并流經所述構造間隙空間和所述中軸水流輸入槽(1105)填充在巖土體試樣(3)的周圍形成滲流場；

通過將注入的純凈水進行加熱產生熱量形成熱效應致使填充在巖土體試樣(3)周圍的純凈水發熱形成溫度場。

2.如權利要求1所述的三軸熱-水-力耦合的巖土體動態沖擊聚能剪切實驗裝置，其特征在于：所述液壓式軸壓伸縮器(16)連接有液壓式軸壓增壓控制器(22)，所述液壓式軸壓增壓控制器(22)連接軸壓控制器(2802)，通過所述軸壓控制器(2802)操控所述液壓式軸壓增壓控制器(22)增壓驅使所述液壓式軸壓伸縮器(16)伸出推動所述動態沖擊透射桿(2)向朝向所述巖土體試樣(3)側軸向移動，使得所述動態沖擊透射桿(2)經由同側的棱臺式聚能環(33)、聚能剪切釘柱(35)、沖擊剪切環(34)壓緊所述巖土體試樣(3)。