一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法，包括轨道、试样和数个冲击物，所述轨道包括水平段，在所述水平段的一端连接斜坡段；所述试样位于所述水平段，在所述试样外部设有梯度围压装置以对所述试样加压；数个冲击物作为动力输入源分别从所述斜坡段距离地面不同高度处释放并沿所述轨道运动且依次与所述试样撞击，以对所述试样施加多次单向冲击荷载；其中，数个所述冲击物可依次嵌套，以使后与所述试样撞击的冲击物可跨过先与所述试样撞击的冲击物，以避免冲击物相互碰撞；本申请能实现试样处于梯度围压下并且可多次对试样施加单向冲击荷载，以模拟地下工程中多次爆破荷载对应力状态不断变化的围岩的爆破损伤效应问题。的爆破损伤效应问题。的爆破损伤效应问题。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法


[0001]本申请涉及爆破荷载冲击试验
，尤其涉及一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法。

技术介绍

[0002]地下洞室爆破施工过程中，通常采用毫秒延时分段爆破技术，形成的爆破荷载会在短时间内对围岩造成多次冲击；同时，由于开挖导致原岩应力重新分布，往往会使洞室轮廓面围岩浅部形成一种不均匀的梯度应力状态。基于这种现场施工背景，随着爆破开挖进度的推进，地下洞室围岩应力状态不断变化，围岩爆破损伤程度不断增加，可能会导致围岩的破坏和失稳，进而影响地下洞室的安全建造。因此，为保障施工期地下洞室围岩的稳定性，需要研究多次连续爆破荷载对应力状态不断调整围岩的损伤效应，从而针对性地调整现场的爆破参数或者支护措施。然而，此类研究试验涉及两个关键问题：(1)如何实现试样处于梯度围压状态，(2)如何控制冲击荷载脉冲大小和时间间隔。现有试验装置难以同时满足上述要求。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法，能实现试样处于梯度围压下并且可多次对试样施加单向冲击荷载，以模拟地下工程中多次爆破荷载对应力状态不断变化的围岩的爆破损伤效应问题，所述技术方案如下：
[0004]本申请第一方面提供一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置，包括轨道、试样和数个冲击物，所述轨道包括水平段，在所述水平段的一端连接斜坡段；所述试样位于所述水平段，在所述试样外部设有梯度围压装置以对所述试样加压；数个冲击物作为动力输入源分别从所述斜坡段距离地面不同高度处释放并沿所述轨道运动且依次与所述试样撞击，以对所述试样施加多次单向冲击荷载；其中，数个所述冲击物可依次嵌套，以使后与所述试样撞击的冲击物可跨过先与所述试样撞击的冲击物，以避免冲击物相互碰撞。
[0005]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述冲击物包括框体及由所述框体包裹形成的空心部，在所述框体的底部设有开口部，数个所述冲击物的框体及所述开口部的尺寸随着冲击物距离地面高度的增加依次递增，并可通过所述开口部依次嵌套并收纳于所述空心部内。
[0006]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述开口部与所述轨道贴近，在所述开口部设有滑轮，在所述轨道的所述斜坡段和所述水平段设有与所述滑轮一一对应的滑槽，所述冲击物通过所述滑轮沿所述滑槽运动。
[0007]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，数个所述冲击物的质量相同，且数个所述冲击物的框体径向尺寸依次递增、轴向尺寸依次递减。
[0008]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述梯度围压装置包括数组围压套管和围压调节装置，所述试样位于所述围压套管内，在所述
围压套管上设有连接翼板；在每一组所述围压套管的所述连接翼板上均设有所述围压调节装置以调节所述围压套管的围压大小并使得数组所述围压套管的围压呈梯度分布，所述围压调节装置包括调节螺栓和螺母，通过调节所述螺母的拧紧程度调节所述围压套管的围压大小。
[0009]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述围压套管包括“C”形围压板，在所述围压板的首尾相接处均设有所述连接翼板，两所述连接翼板之间具有形变空间，并通过所述围压调节装置将两所述连接翼板加压固定。
[0010]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述梯度围压装置还包括压力传感器，在每一组所述围压套管的两所述连接翼板之间设有所述压力传感器，以监测每组所述围压套管的围压大小。
[0011]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，在所述围压套管底部设有滚轮，在所述轨道的水平段设有与所述滚轮相适配的凹槽，所述围压套管及所述围压套管内的所述试样通过所述滚轮沿所述凹槽运动。
[0012]例如，在一个实施例提供的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置中，所述试样为圆柱形岩样装置，并夹设于所述围压套管内。
[0013]本申请第二方面提供一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟方法，包括以下步骤：S1，在所述轨道的所述水平段上放置带有所述梯度围压装置的所述试样；S2，在所述轨道的所述斜坡段距离地面不同高度处分别放置一质量相同冲击物，且数个冲击物的框体径向尺寸随着距离地面高度的增加而递增；S3，同时释放数个冲击物，数个冲击物按照距离地面高度由低到高的顺序依次与所述试样撞击，以对所述试样施加多次单向冲击荷载。
[0014]本申请一些实施例提供的一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置及方法带来的有益效果为：本申请的梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置能够在短时间内对试样施加多次单向冲击荷载，得到可调控的冲击脉冲，并且可以对试样施加可调节的梯度围压，实现试样处于梯度围压下并且多次对试样施加单向冲击荷载。本申请的试验模拟装置操作简便，试验灵活度高，能够更加真实的模拟出工程爆破试验地下洞室，可用于试验模拟地下工程中多次爆破荷载对应力状态不断变化的围岩的爆破损伤效应问题。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请的梯度围压下多次单向冲击荷载试验初始位置图；
[0017]图2是第一冲击物对试样一次撞击的状态图；
[0018]图3是第二冲击物对试样二次撞击的状态图；
[0019]图4是第三冲击物对试样三次撞击的状态图；
[0020]图5是冲击物对试样三次单向撞击后的状态图；
[0021]图6是试样速度时程曲线示意图；
[0022]图7是试样荷载时程曲线示意图；
[0023]图8是本申请的三个冲击物嵌套情况下剖面结构示意图；
[0024]图9是本申请的梯度围压装置整体结构示意图；
[0025]图10是本申请的梯度围压装置剖面结构示意图；
[0026]图11是本申请的试样梯度围压曲线示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置，其特征在于，包括：轨道，包括水平段，在所述水平段的一端连接斜坡段；试样，位于所述水平段，在所述试样外部设有梯度围压装置以对所述试样加压；数个冲击物，作为动力输入源分别从所述斜坡段距离地面不同高度处释放并沿所述轨道运动且依次与所述试样撞击，以对所述试样施加多次单向冲击荷载；其中，数个所述冲击物可依次嵌套，以使后与所述试样撞击的冲击物可跨过先与所述试样撞击的冲击物，以避免冲击物相互碰撞。2.根据权利要求1所述梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置，其特征在于，所述冲击物包括框体及由所述框体包裹形成的空心部，在所述框体的底部设有开口部，数个所述冲击物的框体及所述开口部的尺寸随着冲击物距离地面高度的增加依次递增，并可通过所述开口部依次嵌套并收纳于所述空心部内。3.根据权利要求2所述梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置，其特征在于，所述开口部与所述轨道贴近，在所述开口部设有滑轮，在所述轨道的所述斜坡段和所述水平段设有与所述滑轮一一对应的滑槽，所述冲击物通过所述滑轮沿所述滑槽运动。4.根据权利要求3所述梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置，其特征在于，数个所述冲击物的质量相同，且数个所述冲击物的框体径向尺寸依次递增、轴向尺寸依次递减。5.根据权利要求1所述梯度围压下多次单向冲击荷载试验模拟装置，其特征在于，所述梯度围压装置包括：数组围压套管，所述试样位于所述围压套管内，在所述围压套管上设有连接翼板；围压调节装置，在每一组所述围压套管的所述连接翼板上均设有所述围压调节装置以调节所述围压套管的围压大小并使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凡杰，陈鸿杰，杨利，周辉，汤荣平，覃玉兰，徐聪云，李晗，孙博文，刘小岩，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：