一种岩体试样动静组合加载装置

本发明涉及岩体力学室内试验，具体为一种岩体试样动静组合加载装置。

背景技术：

1、岩体作为复杂的地质体，由岩块及结构面组成，在不同的空间尺寸上，其内部结构和构造的复杂程度具有多样性。由于小尺寸岩石试样尺寸较小，只能用于岩块的试验，因此很难考虑真实岩体内部结构特征的影响，试验结果不足以充分反映对真实环境下岩体的力学性质，而大尺寸岩体力学试验试验结果在很大程度上比室内小尺寸试样的试验结果更接近真实岩体的力学性质。

2、地震、岩体开挖、上部动载等因素会对围岩产生不同程度的扰动，表现出明显的非线性动力特征，严重时使得地下岩体工程频繁发生岩爆等灾害。目前现有试验机测试设备还不能真实模拟地下岩体动力灾害发生时的环境特征，无法实现大尺寸岩体试样在高载荷作用下的动静组合加卸载力学特性的试验研究需求，因此研制实验室内能够满足深部大尺寸岩体动静组合加卸载力学特性的力学试验机成为国内外学者亟待攻克的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种岩体试样动静组合加载装置，该装置能够对岩体试样施加静态载荷和动态扰动，能够满足深部大尺寸岩体动静组合加卸载力学特性要求。

2、为此，本发明提供的岩体试样动静组合加载装置，包括加载头、推动加载头对试样施加静态载荷的静态加载缸以及作用于所述加载头从而对试样施加动态扰动载荷的扰动组件；

3、所述扰动组件包括扰动杆以及对所述扰动杆施加冲击载荷的扰动油缸，所述静态加载缸的活塞杆内设有供所述扰动杆穿出的通道，所述扰动杆滑动安装在所述通道内，且一端从所述活塞杆的前端穿出与所述加载头固定连接，另一端从所述静态加载缸的尾端穿出与所述扰动油缸对接。

4、具体的，所述活塞杆上固定安装有防转板，所述静态加载缸的缸体上固定连接有导套，所述防转板上固定设有与所述导套滑动配合的导柱，所述导柱在所述导套内的滑动方向与所述静态加载缸的加载方向平行。

5、具体的，所述导套上还设有对所述导柱移动距离进行测量的位移传感器。

6、具体的，所述防转板的四个顶角处均设有所述导柱。

7、具体的，所述加载头包括基座、压板和球形压头，所述基座与扰动杆固定连接，所述球形压头的一端与所述基座固定连接，另一端与所述压板球面配合连接。

8、具体的，所述压板通过连接组件与所述基座连接，所述连接组件包括布置在所述球形压头两侧的至少一对连接螺栓，所述基座上设有供所述连接螺栓穿过的通孔，所述连接螺栓从对应的所述通孔穿过后与所述压板固定连接，所述连接螺栓的螺帽端与所述基座之间连接有弹性元件。

9、具体的，所述扰动油缸通过的扰动座与所述静态加载缸连接，所述扰动油缸的活塞杆前端对准所述扰动杆，所述扰动油缸的活塞杆上设有扰动负荷传感器。

10、具体的，所述静态加载缸的活塞杆与所述基座之间还设有压力传感器。

11、与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：通过静态加载缸可以推动加载头对试样施加静压，扰动杆穿过静态加载油缸和加载头连接，试样加载过程中，加载头随着静态加载缸移动，同时扰动杆可以对试样施加动态扰动，解决了现有动力学试验装置无法开展接近深部岩体真实环境的静压以及动态扰动耦合作用下的岩体动力学响应研究的技术难题。

技术特征：

1.一种岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：包括加载头(1)、推动加载头(1)对试样施加静态载荷的静态加载缸(2)以及作用于所述加载头(1)从而对试样施加动态扰动载荷的扰动组件(3)；

2.根据权利要求1所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述活塞杆上固定安装有防转板(5)，所述静态加载缸(2)的缸体上固定连接有导套(6)，所述防转板(5)上固定设有与所述导套(6)滑动配合的导柱(7)，所述导柱(7)在所述导套(6)内的滑动方向与所述静态加载缸(2)的加载方向平行。

3.根据权利要求2所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述导套(6)上还设有对所述导柱(7)移动距离进行测量的位移传感器(10)。

4.根据权利要求2所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述防转板(5)的四个顶角处均设有所述导柱(7)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述加载头(1)包括基座(101)、压板(102)和球形压头(103)，所述基座(101)与扰动杆(301)固定连接，所述球形压头(103)的一端与所述基座(101)固定连接，另一端与所述压板(102)球面配合连接。

6.根据权利要求5所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述压板(102)通过连接组件与所述基座(101)连接，所述连接组件包括布置在所述球形压头(103)两侧的至少一对连接螺栓(8)，所述基座(101)上设有供所述连接螺栓(8)穿过的通孔，所述连接螺栓(8)从对应的所述通孔穿过后与所述压板(102)固定连接，所述连接螺栓(8)的螺帽端与所述基座(101)之间连接有弹性元件(9)。

7.根据权利要求5所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述扰动油缸(302)通过的扰动座(12)与所述静态加载缸(2)连接，所述扰动油缸(302)的活塞杆前端对准所述扰动杆(301)，所述扰动油缸(302)的活塞杆上设有扰动负荷传感器(13)。

8.根据权利要求5所述的岩体试样动静组合加载装置，其特征在于：所述静态加载缸(2)的活塞杆与所述基座(101)之间还设有压力传感器(11)。

技术总结
本发明公开了一种岩体试样动静组合加载装置，该装置能够对岩体试样施加静态载荷和动态扰动，能够满足深部大尺寸岩体动静组合加卸载力学特性要求。为此，本发明提供的岩体试样动静组合加载装置，包括加载头、推动加载头对试样施加静态载荷的静态加载缸以及作用于所述加载头从而对试样施加动态扰动载荷的扰动组件，所述扰动组件包括扰动杆以及对所述扰动杆施加冲击载荷的扰动油缸，所述静态加载缸的活塞杆内设有供所述扰动杆穿出的通道，所述扰动杆滑动安装在所述通道内，且一端从所述活塞杆的前端穿出与所述加载头固定连接，另一端从所述静态加载缸的尾端穿出与所述扰动油缸对接。

技术研发人员：刘涛影,赵庆雄,曹平,蔡文斌,李庆,于占福,唐敏,陈穗荣,崔梦园,盛业山
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14