模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，包括实验腔体、三对沿X轴、Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆和岩体试样，所述岩体试样设置于所述实验腔体内部，所述三对霍普金森杆穿过所述实验腔体与所述岩体试样相抵接；所述实验腔体上设置有进风口和出风口；所述实验腔体内部上方设置喷水器和日照模拟器；所述实验腔体底部设置有用于排水的出水口；所述喷水器连接有进水装置和水压装置。实现了在原位保压状态下还原降雨、日照、风化或者地下水浸泡的等自然作用对岩石的影响，并对其性能进行测量。并对其性能进行测量。并对其性能进行测量。

【技术实现步骤摘要】
模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩体检测
，具体涉及一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置及方法。

技术介绍

[0002]在实际的岩体开挖过程中,岩石等材料会受到降雨、日照、风化或者地下水浸泡的等自然环境的影响。目前，国内外开展岩石等材料在高地应力的动态力学特性研究,大多是基于传统的一维或者三维动静组合加载霍普金森压杆实验装置，该装置虽然能够开展等围压或者三向围压条件下的岩石动静组合加载试验研究,但是无法实时考虑上述各种自然作用对岩石试样的影响。
[0003]现有技术中，对于动态损伤的技术方法是在霍普金森杆动静加载以后拆卸试样,然后利用其它设备，例如CT扫描设备或超声波仪器对试样进行损伤检测，只能还原岩石在原位所受的三向应力的情况。
[0004]然而，对于需要在原位保压状态下还原降雨、日照、风化或者地下水浸泡的等自然作用对岩石的影响，采用上述技术方案，实现困难，并且由于需要拆卸并转移，容易导致测试结果产生偏差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是要提供一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置及方法，能够在原位保压状态下还原降雨、日照、风化或者地下水浸泡的等自然作用对岩石的影响。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，包括实验腔体、三对沿X轴、Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆和岩体试样，所述岩体试样设置于所述实验腔体内部，三对所述霍普金森杆穿过所述实验腔体与所述岩体试样相抵接；
[0007]所述实验腔体上设置有进风口和出风口；
[0008]所述实验腔体内部上方设置喷水器和日照模拟器；
[0009]所述进风口连接有鼓风机，所述喷水器连接有进水装置和水压装置。
[0010]进一步地，所述进水装置包括水泵和流量计。这样，通过调节所述水泵的功率，与所述流量计相配合，以实现对喷水器流量的精准控制。
[0011]进一步地，所述霍普金森杆与实验腔体的接触部分通过橡胶圈进行密封。这样，可以保证接触部分的密封性。
[0012]进一步地，所述进风口和出风口设置于所述实验腔体上方。这样，当所述试样腔体内存在积水时，可以更好的模拟风化环境，并且也可以进行干湿循环，使实验结果更为精准。
[0013]进一步地，所述水压装置包括气泵、调压阀和气压计。这样，通过调节气泵的功率，
控制水压大小，用于模拟降雨的凶猛程度。
[0014]进一步地，实验腔体底部设置有水位监测器。这样，通过所述出水口和水位监测器相互配合，控制所示岩体试样浸泡在水中的深度。
[0015]进一步地，所述出水口上设置有阀门。这样，可以更好的控制所述实验腔体内部的积水量，模拟水位的升降过程。
[0016]进一步地，所述霍普金森杆套接有滑动套筒，所述滑动套筒的一端与所述实验腔体相连接。这样，所述霍普金森杆在所述滑动套筒中进行滑动，滑动套筒限制霍普金森杆的行程方向，防止霍普金森杆在滑动的过程中产生偏移。
[0017]进一步地，所述滑动套筒与所述霍普金森杆的间隙中填充有海绵。这样，由于海绵的柔性特征，可以防止霍普金森杆在滑动的过程中发生损坏，并且在一定的程度上实现密封。
[0018]本专利技术还提供了一种基于上述模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置的试验方法，包括以下步骤：
[0019]步骤S1：三对沿X轴、Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆穿过实验腔体将岩体试样固定在三对霍普金森杆中间，使岩体试样与三对霍普金森杆相抵接；
[0020]步骤S2：基于所需模拟的自然环境，调节所述喷水器、日照模拟器和鼓风机的参数；
[0021]步骤S3：启动所述霍普金森杆，对岩体试样进行冲击实验。
[0022]本专利技术的有益效果在于：通过一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，实现了在原位保压状态下还原降雨、日照、风化或者地下水浸泡的等自然作用对岩石的影响。并且可以模拟不同的日照风吹雨淋的自然环境，同时通过三轴设置的霍普金森杆对岩体试样进行冲击实验，在模拟和实验的过程中，岩体试样不需要进行拆卸和移动，岩体试样所产生的变化不会被其它因素所影响，使得实验结果更加准确有效。
附图说明
[0023]图1为本专利技术立体结构示意图；
[0024]图2为实验腔体透明状态下的主视结构示意图。
具体实施方式
[0025]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本专利技术的限制。
[0026]如图1～2所示，本专利技术提供了一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，包括实验腔体1、三对沿X轴、Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆2和岩体试样3，岩体试样3设置于实验腔体1 内部，三对霍普金森杆2穿过实验腔体1与岩体试样3相抵接。
[0027]实验腔体1上设置有进风口13和出风口14；
[0028]实验腔体1内部上方设置喷水器11和日照模拟器12；作为优选方式，如图1所示，喷水器11为环状，围绕霍普金森杆2同轴设置。
[0029]实验腔体1底部设置有用于排水的出水口16；
[0030]进风口13连接有鼓风机，喷水器11连接有进水装置111和水压装置112。
[0031]实验腔体1上设置有进风口13和出风口14；
[0032]实验腔体1内部上方设置喷水器11和日照模拟器12；
[0033]进风口13连接有鼓风机，喷水器11连接有进水装置111和水压装置112。
[0034]霍普金森杆与实验腔体的接触部分通过密封圈进行密封。这样可以保证接触部分的密封，防止水和风的溢出。进风口13和出风口14 设置于实验腔体1上方。这样，当试样腔体内存在积水时，可以更好的模拟风化环境，并且也可以进行干湿循环，使实验结果更为精准。
[0035]作为进一步的改进，进水装置111包括水泵113和流量计114。这样，通过调节水泵的功率，与流量计相配合，以实现对喷水器流量的精准控制。水压装置112包括气泵115、调压阀116和气压计117。这样，通过调节气泵的功率，控制水压大小，用于模拟降雨的凶猛程度。通过同时对调节气泵和水泵，可以对不同的降雨情况进行模拟。
[0036]实验腔体1底部设置有水位监测器15。这样，通过出水口和水位监测器相互配合，控制所示岩体试样浸泡在水中的深度。
[0037]出水口16上设置有阀门161。这样，可以更好的控制实验腔体内部的积水量，模拟水位的升降过程。
[0038]霍普金森杆2套接有滑动套筒4，滑动套筒4的一端与实验腔体 1相连接。这样，霍普金森杆在滑动套筒中进行滑动，滑动套筒限制霍普金森杆的行程方向，防止霍普金森杆在滑动的过程中产生偏移。
[0039]滑动套筒4与霍普金森杆2的间隙中填充有海绵。这样，由于海绵的柔性特征，可以防止霍普金森杆在滑动的过程中发生损坏，并且在一定的程度上实现密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，其特征在于：包括实验腔体(1)、三对沿X轴、Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆(2)和岩体试样(3)，所述岩体试样(3)设置于所述实验腔体(1)内部，三对所述霍普金森杆(2)穿过所述实验腔体(1)与所述岩体试样(3)相抵接；所述实验腔体(1)上设置有进风口(13)和出风口(14)；所述实验腔体(1)内部上方设置喷水器(11)和日照模拟器(12)；所述实验腔体(1)底部设置有用于排水的出水口(16)；所述喷水器(11)连接有进水装置(111)和水压装置(112)。2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，其特征在于：所述进水装置(111)包括水泵(113)和流量计(114)。3.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，其特征在于：所述霍普金森杆(2)与实验腔体(1)的接触部分通过橡胶圈进行密封。4.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，其特征在于：所述进风口(13)和出风口(14)设置于所述实验腔体(1)上方。5.根据权利要求2所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置，其特征在于：所述水压装置(112)包括气泵(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶宇航，罗忆，李帅豪，张梦晨，李新平，龚航里，朱应伟，张贤齐，罗涵，
申请(专利权)人：武汉理工大学三亚科教创新园，
类型：发明
国别省市：