大尺寸类岩质材料冲击试验系统

本发明属于材料冲击试验，具体为大尺寸类岩质材料冲击试验系统。

背景技术：

1、类岩质材料冲击试验是对一种对水封气库岩体冲击荷载效应的相似模型试验研究，使得有利于水封液化石油气洞库设计初期充分考虑洞室围岩的冲击荷载损伤效应，进而确保水封气库全寿命周期运营围岩稳定具有重要的实用价值，现有的类岩质材料冲击试验在使用时多采用圆柱形、立方形、小尺寸相似的模型，试验得到的破坏模式、破碎特征、破坏过程等规律不同于大尺寸模型，进而在对大尺寸试样进行冲击试验时在设备进行安装时较为复杂其时间长，从而影响试验效率，因此需要对其进行改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了大尺寸类岩质材料冲击试验系统，具有便于安装试验设备的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大尺寸类岩质材料冲击试验系统，关于大尺寸类岩质材料冲击试验具体操作步骤如下：

3、大尺寸类岩质材料冲击试验系统由三个部分组成，分别为：固定框架系统、静力加载系统和动力加载系统。

4、a1：首先固定框架系包括有整体框架、反冲击力挡支座、底板组成，主要对静力加载系统和动力加载系统起到固定作用，并且提供试验操作区。

5、a2：同时静力加载系统包括有千斤顶、挡板、加载板、螺栓、压梁、试样组成，主要对试样提供轴向和水平方向压力模拟洞室所受地应力，并起到固定试样的作用，同时在研究冲击荷载对大尺寸试样内外部影响时，使得在试样内部及表面安装检测手段。

6、a3：并且动力加载系统包括有摆锤、刻度盘、吊钩组成，其是冲击试验的核心设备，是为试样提供冲击动力。

7、大尺寸类岩质材料冲击试验操作过程：

8、b1：首先准备试验系统，进而对固定框架系统中的整体框架、反冲击力挡支座、底板和固定静力加载系统中的千斤顶且组装动力冲击系统中的摆锤、刻度盘、吊钩进行组装，并且通过拉动吊钩带动摆锤吊起，使其便于后续的安装试样。

9、b2：进而安装试样，使得将大尺寸试样移动至冲击试验系统旁，同时通过固定框架系统中底板上开设的滑轨，使得将大尺寸的试样拉至目标位置，并且用顶部的挡板和螺栓将试样的顶部固定在试验机上，然后将压梁放置在试样底座上，使得用两个螺栓穿过压梁与固定框架系统的底板固定连接，使得将试样底部夹住，使其对试样底部进行固定，同时试样的右侧通过挡板和螺栓对试样的右侧进行夹持固定。

10、b3：施加对试样围压，使得通过外接的计算机控制静力加载系统中的千斤顶进行启动，使得带动压头进行移动，同时设置让千斤顶压头开始时快速移动至与加载板一定位置，使得在减小移动速度，然后千斤顶压头在接触加载板时停止运行，使得调整加载速度为目标加载速度，使其控制移动千斤顶达到目标值时停止加载，并且保持不动。

11、b4：对大尺寸试样施加冲击荷载，使得用吊钩将摆锤拉升起至目标高度，使其进行试验，然后通过遥控设备释放吊钩上的保险，以此释放摆锤，随后使得释放的摆锤旁设备同步采集数据，使得释放后摆锤自由下落撞击试样，同时摆锤前部设有设备，使得可以实时监测冲击力变化，并且通过试样内外安装的检测设备，使得对得出来的数据进行参考，从而通过摆锤提供冲击动力作用于试样，探索冲击荷载下试样破坏过程，使得有利于通过参考试验来考虑洞室围岩的冲击荷载损伤效应。

12、优选的，所述大尺寸类岩质材料冲击试验a2步骤中的试样内外部布置的检测手段为应变片、声发射或采用高速摄像机dic，使得便于检测的状态。

13、优选的，所述大尺寸类岩质材料冲击试验b3步骤中千斤顶的压头快速移动至加载板之间的距离为5cm，使得便于后续减速将压头移动至与加载板相接触，使其避免速度过快对试样造成损坏。

14、优选的，所述大尺寸类岩质材料冲击试验b3步骤中控制千斤顶达到225kn，使得对试样提供压力。

15、优选的，所述千斤顶为两个，两个所述的分别安装在试样的顶部和右侧。

16、优选的，所述大尺寸类岩质材料冲击试验b4步骤中将摆锤升起的目标高度为“δh＝h-hcosα”，其中α为摆锤侧面刻度尺读取的角度，使得可以计算出升起高度。

17、优选的，所述压梁的数量为两个，两个所述压梁的尺寸均相同，两个所述压梁分别安装在试样底部的两侧。

18、优选的，所述大尺寸类岩质材料冲击试验b4步骤中摆锤的前部安装有力传感器，使得通过力传感器检测摆锤下落的压力。

19、优选的，所述反冲击力挡支座的数量为两个，两个所述反冲击力挡支座尺寸均相同。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、本发明通过设置固定框架系统、静力加载系统和动力加载系统，使得通过顶部和侧面安装的千斤为大尺寸试样提供垂直和水平方向的围压，使其模拟洞室所受地应力，进而通过螺栓、挡板和压梁来对大尺寸的试样进行固定，同时通过摆锤提供冲击动力，使得在探索冲击荷载下试样破坏过程，根据试验来考虑洞室围岩的冲击荷载损伤效应，从而便于操作人员对试验设备进行安装使用，使得便于根据试验结果来考虑洞室围岩的冲击荷载损伤效应。

技术特征：

1.大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于,关于大尺寸类岩质材料冲击试验具体操作步骤如下：

2.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述大尺寸类岩质材料冲击试验a2步骤中的试样(9)内外部布置的检测手段为应变片、声发射或采用高速摄像机dic，使得便于检测(9)的状态。

3.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述大尺寸类岩质材料冲击试验b3步骤中千斤顶(4)的压头快速移动至加载板(6)之间的距离为5cm，使得便于后续减速将压头移动至与加载板(6)相接触，使其避免速度过快对试样造成损坏。

4.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述大尺寸类岩质材料冲击试验b3步骤中控制千斤顶(4)达到225kn，使得对试样(9)提供压力。

5.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述千斤顶(4)为两个，两个所述(4)的分别安装在试样(9)的顶部和右侧。

6.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述大尺寸类岩质材料冲击试验b4步骤中将摆锤升起的目标高度为“δh＝h-hcosα”，其中α为摆锤(10)侧面刻度尺(11)读取的角度，使得可以计算出升起高度。

7.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述压梁(8)的数量为两个，两个所述压梁(8)的尺寸均相同，两个所述压梁(8)分别安装在试样(9)底部的两侧。

8.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述大尺寸类岩质材料冲击试验b4步骤中摆锤(8)的前部安装有力传感器，使得通过力传感器检测摆锤下落的压力。

9.根据权利要求1所述的大尺寸类岩质材料冲击试验系统，其特征在于：所述反冲击力挡支座(2)的数量为两个，两个所述反冲击力挡支座(2)尺寸均相同。

技术总结
本发明属于材料冲击试验技术领域，且公开了大尺寸类岩质材料冲击试验系统，关于大尺寸类岩质材料冲击试验具体操作步骤如下：大尺寸类岩质材料冲击试验系统由三个部分组成，分别为：固定框架系统。本发明通过设置固定框架系统、静力加载系统和动力加载系统，使得通过顶部和侧面安装的千斤为大尺寸试样提供垂直和水平方向的围压，使其模拟洞室所受地应力，进而通过螺栓、挡板和压梁来对大尺寸的试样进行固定，同时通过摆锤提供冲击动力，使得在探索冲击荷载下试样破坏过程，根据试验来考虑洞室围岩的冲击荷载损伤效应，从而便于操作人员对试验设备进行安装使用，使得便于根据试验结果来考虑洞室围岩的冲击荷载损伤效应。

技术研发人员：丛宇,张纪刚,王肖珊,常素玲
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15