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专利号: 2021112592575
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种岩石模拟材料动静组合加载强度的测试装置,其特征在于,包括爆炸荷载加载装置、静力加载装置、应力波杆件传输装置,其中,爆炸荷载加载装置和应力波杆件传输装置的一端连接,应力波杆件传输装置和岩石模拟材料试样(12)连接,应力波杆件传输装置和静力加载装置连接;

所述爆炸荷载加载装置包括设有输线孔(1)的封孔器(2)、爆炸荷载加载器(3)、岩石模拟材料层(4)、装药孔(5)、密封盖(6),其中,封孔器(2)的一端和爆炸荷载加载器(3)的一端固定连接,爆炸荷载加载器(3)内腔填充岩石模拟材料层(4),岩石模拟材料层(4)中设有装药孔(5),所述装药孔(5)的一端和输线孔(1)连通,装药孔(5)中填充弹药;所述密封盖(6)和爆炸荷载加载器(3)的另一端固定连接;

所述应力波杆件传输装置包括实体入射杆(7)、透射杆(9);所述实体入射杆(7)的一端穿过密封盖(6),和装药孔(5)相对;实体入射杆(7)的另一端和岩石模拟材料试样(12)连接,透射杆(9)的一端和岩石模拟材料试样(12)连接,实体入射杆(7)和透射杆(9)位于岩石模拟材料试样(12)两侧;

在爆炸加载器(3)内填装岩石模拟材料层(4),在填装过程中放置T形模具;在岩石模拟材料层(4)成型后,将T形模具取出,形成装药孔(5)和接口;所述实体入射杆(7)靠近装药孔(5)的第一端部呈圆柱体,第一端部和接口适配。

2.按照权利要求1所述的岩石模拟材料动静组合加载强度的测试装置,其特征在于,所述爆炸荷载加载器(3)的内壁设有消波板。

3.按照权利要求1所述的岩石模拟材料动静组合加载强度的测试装置,其特征在于,所述第一端部和实体入射杆(7)主体之间设有圆台状的连接部,且向装药孔(5)方向,连接部的直径逐渐增加。

4.按照权利要求1所述的岩石模拟材料动静组合加载强度的测试装置,其特征在于,所述透射杆(9)为空心杆或者实心杆。

5.按照权利要求1所述的岩石模拟材料动静组合加载强度的测试装置,其特征在于,所述静力加载装置包括围压加载器(8)、轴压承载器(10)和轴压加载器(11),其中,所述围压加载器(8)包括含有声发射孔(17)的前部加载器(13)、含有声发射孔(17)的后部加载器(14)、含有声发射孔(17)的上部加载器(15)、含有声发射孔(17)的下部加载器(16),前部加载器(13)位于岩石模拟材料试样(12)的前部,后部加载器(14)位于岩石模拟材料试样(12)的后部,上部加载器(15)位于岩石模拟材料试样(12)的上部,下部加载器(16)位于岩石模拟材料试样(12)的下部;前部加载器(13)的声发射孔(17)、后部加载器(14)的声发射孔(17)、上部加载器(15)的声发射孔(17)和下部加载器(16)的声发射孔(17)均朝向岩石模拟材料试样(12);

轴压承载器(10)的一端与透射杆(9)连接,轴压加载器(11)与轴压承载器(10)的另一端连接。

6.一种利用权利要求5所述的测试装置进行岩石模拟材料动静组合加载强度的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:

S10装填材料成型:将封孔器(2)和爆炸加载器(3)的一端螺纹连接,在爆炸加载器(3)内填装岩石模拟材料层(4),在填装过程中放置T形模具;T形模具的一端部与实体入射杆(7)的第一端部尺寸相同;

S20装药:在岩石模拟材料层(4)成型后,将T形模具取出,形成装药孔(5)和接口;将电子雷管安装在炸药内,进行绑扎,然后将与电子雷管相连的脚线从输线孔(1)穿出,再将炸药放置在装药孔(5)内;

S30连接设备:将爆炸荷载加载器(3)与密封盖(6)连接,将实体入射杆(7)的第一端部放入岩石模拟材料层(4)内腔的接口内,第一端部和接口适配;依次将岩石模拟材料试样(12)和实体入射杆(7)连接,将透射杆(9)和岩石模拟材料试样(12)连接,将透射杆(9)和轴压承载器(10)连接,将轴压承载器(10)和轴压加载器(11)连接;将前部加载器(13)放置在岩石模拟材料试样(12)的前部,将后部加载器(14)放置在岩石模拟材料试样(12)的后部,将上部加载器(15)放置在岩石模拟材料试样(12)的上部,将下部加载器(16)放置在岩石模拟材料试样(12)的下部;将声发射探头安装在岩石模拟材料试样(12)上,并将声发射探头的线通过前部加载器(13)、后部加载器(14)、上部加载器(15)和下部加载器(16)的声发射输线孔(17)输出;在实体入射杆(7)和透射杆(9)中部位置粘贴超动态应变片;

S40加静载:通过轴压加载器(11)对透射杆(9)施加轴向压力荷载,压力荷载通过透射杆(9)依次传递到岩石模拟材料试样(12)、实体入射杆(7)、岩石模拟材料层(4)上,岩石模拟材料层(4)在压力荷载作用下压实;然后通过围压加载器(8)的前部加载器(13)、后部加载器(14)、上部加载器(15)和下部加载器(16)对岩石模拟材料试样(12)施加不同的侧向压力荷载;

S50加动载:通过输线孔(1)内的脚线引爆装药孔(5)内的炸药,炸药爆炸产生的冲击波和气体膨胀波推动实体入射杆(7)对岩石模拟材料试样(12)作用,实现对岩石模拟材料试样(12)的动静组合加载;

S60采集应力波数据:在加动载过程中,对实体入射杆(7)和透射杆(9)上的超动态应变片中的数据进行采集。

7.按照权利要求6所述的岩石模拟材料动静组合加载强度的测试方法,其特征在于,所述步骤S10中,T形模具的轴线与输线孔(1)在同一轴线上,T形模具的主体与装药孔(5)尺寸相同;装药孔(5)与封孔器(2)内的输线孔相通。

8.按照权利要求6所述的岩石模拟材料动静组合加载强度的测试方法,其特征在于,所述步骤S60中,当透射杆(9)为空心杆时,测试得到层裂强度;当透射杆(9)为实心杆时,测试得到动态抗压强度。