[發明專利]多場耦合動態加載裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202210515228.9
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114720266A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 姚偉;夏開文;徐穎;吳幫標;陳澤雕;趙格立
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12;G01N3/30
• 代理公司: 廣州德科知識產權代理有限公司 44381
• 代理人: 黃文靜;萬振雄

本發明公開了一種多場耦合動態加載裝置及實驗方法，該多場耦合動態加載裝置包括圍壓缸、入射桿、透射桿、軸壓桿、壓縮機和發射器。其中，圍壓缸用于充注液體以對試樣施加圍壓，入射桿包括一體形成的第一部分和第二部分，第二部分上設有第一導孔。透射桿包括第三部分和第四部分，第三部分上設有第四導孔，試樣夾持在第二部分和第三部分之間。軸壓桿設置在透射桿的背離入射桿的一端以對試樣施加軸壓。壓縮機與第一導孔和/或第二導孔連接以對試樣施加滲透壓。發射器設置在入射桿背離透射桿的一端以對試樣施加入射應力波。采用本發明提供的多場耦合動態加載裝置及實驗方法，能夠在實驗中模擬試樣在地質環境中受到的高地應力、高滲透壓和動態荷載。

技術領域

本發明涉及動態力學試驗技術領域，尤其涉及一種多場耦合動態加載裝置及實驗方法。

背景技術

由于地下工程會面臨高地應力、高滲透壓和動態載荷等作用的地質環境，這使得地下工程在這種地質環境下受到一定的損傷，因此，了解地下巖石的動態力學性能有利于了解地質環境對地下工程造成的影響和尋求降低地質環境對地下工程造成影響的方法。然而，相關技術中的動態加載實驗裝置在對巖石進行動態力學性能研究時，無法模擬巖石在地質環境中受到的高地應力、高滲透壓和動態載荷，導致實驗得到的巖石的動力學性能數據準確度不高。

發明內容

本發明實施例公開了一種多場耦合動態加載裝置及實驗方法，能夠在實驗中模擬試樣在地質環境中受到的高地應力、高滲透壓和動態荷載。

為了實現上述目的，第一方面，本發明公開了一種多場耦合動態加載裝置，所述多場耦合動態加載裝置用于對試樣進行動力學性能實驗，所述多場耦合動態加載裝置包括：

圍壓缸，所述圍壓缸用于充注液體，以對所述試樣施加圍壓；

入射桿，所述入射桿與所述圍壓缸連接，所述入射桿包括一體形成的第一部分和第二部分，所述第二部分上設有第一導孔；

透射桿，所述透射桿與所述圍壓缸連接，且所述透射桿與所述入射桿相對設置，所述透射桿包括第三部分和第四部分，所述第三部分上設有第二導孔，所述試樣夾持于所述第二部分和所述第三部分之間；

軸壓桿，所述軸壓桿連接于所述透射桿背離所述入射桿的一端，所述軸壓桿用于對所述試樣施加軸壓；

壓縮機，所述壓縮機連接于所述第一導孔和/或所述第二導孔，所述壓縮機用于向所述試樣施加滲透壓；以及

發射器，所述發射器設置于所述入射桿背離所述透射桿的一端，所述發射器用于對所述試樣施加入射應力波。

作為一種可選的實施方式，在本發明的實施例中，所述多場耦合動態加載裝置對所述試樣施加的所述軸壓和所述圍壓的差值滿足以下關系式：

其中，P_x為所述多場耦合動態加載裝置對所述試樣施加的所述軸壓的大小，P_y為所述多場耦合動態加載裝置對所述試樣施加的所述圍壓的大小，μ為所述試樣與所述入射桿之間的摩擦系數，m為所述試樣的質量，A_b為所述入射桿與所述試樣的接觸面積，g為比例系數，取9.8N/kg。

作為一種可選的實施方式，在本發明的實施例中，所述第一導孔和所述第二導孔的孔徑小于或等于1mm。

作為一種可選的實施方式，在本發明的實施例中，所述第一導孔為包括第一長導孔和與所述第一長導孔連接的第一短導孔，所述第一長導孔背離所述第一長導孔和所述第一短導孔的連接處的一端設置有多個與所述第一長導孔連通的第一導槽；

所述第二導孔為包括第二長導孔和與所述第二長導孔連接的第二短導孔，所述第二長導孔背離所述第二長導孔和所述第二短導孔的連接處的一端設置有多個與所述第二長導孔連通的第二導槽。