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一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15789130 阅读:104 留言:0更新日期:2017-07-09 16:29
本发明专利技术公开了一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置,包括平台、气炮、冲头、第一组应变片、第二组应变片以及依次同轴设置的入射杆、套筒、透射杆和轴压提供装置,冲头设置于气炮的弹膛内,套筒内用于容置试样和水体,入射杆和透射杆均部分伸入套筒内,气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置均通过底托固定在平台上,第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接;本发明专利技术还提供一种利用上述装置对临近水体岩石的层裂强度进行测试的方法,通过对水体施加压力,从而以水体向试样施加轴压,模拟研究真实情况下邻近水体的岩石层裂情况,使得测试结果更加符合实际,最大强度地还原了目标的所处环境,测量结果精确可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法
本专利技术涉及层裂强度测试
,特别是涉及一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法。
技术介绍
霍普金森杆装置的原型由霍普金森(Hopkinson)于1914年提出,按有无透射杆划分,分为自由式霍普金森压杆和分离式霍普金森压杆,对于材料动态力学性能的测试主要利用分离式霍普金森压杆。现有的层裂强度测试装置大致分为两类,一类不带围压和轴压提供设备的测试装置,另一类就是提供围压的测试装置。这两类装置都是将试件直接与透射杆相连。然而,越来越多的工程施工过程中,会遇到输水隧道、含水带等邻近水体情况。在不知道邻近水体岩石的层裂强度的前提下进行施工,很可能会因为施工扰动破坏邻近水体岩石,而导致水体涌出影响施工、威胁工作人员的生命安全,故获得邻近水体岩石的层裂强度对于保障施工的正常进行和施工人员的安全是至关重要的,而目前尚没有用于测量邻近水体岩石的层裂强度的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法,以解决上述现有技术存在的问题,通过模拟岩石邻近水体情况得到邻近水体岩石的层裂强度从而指导施工。为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:本专利技术提供一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置,包括平台、气炮、冲头、第一组应变片、第二组应变片以及依次同轴设置的入射杆、套筒、透射杆和轴压提供装置,所述冲头设置于所述气炮的弹膛内,所述弹膛正对所述入射杆异于所述试样的一端,所述套筒内用于容置试样和水体,所述入射杆和透射杆均部分伸入所述套筒内,所述第一组应变片和所述第二组应变片用于轴向间隔设置于所述试样的侧壁上,所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置均通过底托固定在所述平台上,所述第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接。优选地,所述入射杆异于所述套筒的一侧设置有连接板,所述连接板与所述轴压提供装置通过若干个连接杆连接。优选地,所述连接杆为两个。优选地,所述透射杆异于所述轴压提供装置的一端设置有橡胶垫。优选地,所述橡胶垫的直径较所述套筒的内径大0.5~1mm。优选地,所述第一组应变片和第二组应变片靠近所述入射杆。优选地,所述套筒的材质为钢化玻璃、防弹玻璃或其它高强度的透明材料。优选地,所述入射杆和透射杆的材料为40Cr合金钢。本专利技术还提供一种利用上述邻近水体岩石层裂强度的测试装置对邻近水体岩石层裂强度进行测试的方法,包括以下步骤:步骤一、按照设计的尺寸将临近水体岩石加工成圆柱形试样,并测得试样的密度ρ,在试样的一端侧壁上贴上第一组应变片和第二组应变片并测得两组应变片的间距;步骤二、在所述试样的端部以及所述入射杆的端部涂抹润滑脂;步骤三、将所述试样置于所述套筒内,使得所述试样表面紧贴所述套筒内壁;步骤四、将所述入射杆与所述试样靠近所述第一组应变片及第二组应变片的一端相连,并将入射杆推进套筒内,且所述入射杆在所述套筒内的长度至少为5cm;步骤五、向所述套筒内注入一定量的水,形成水体;步骤六、将橡胶垫与所述透射杆一端相连,并将所述橡胶垫置于所述套筒内,使所述橡胶垫与所述水体紧密贴合;步骤七、将所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置通过所述底托均固定在所述平台上,根据需要使所述轴压提供装置对所述水体施加设定的轴压值,同时使一高速摄影仪或激光干涉仪正对所述试样;步骤八、开启所述超动态应变仪,通过所述气炮将所述冲头以设定的速度发射,所述冲头撞击所述入射杆,通过所述超动态应变仪分别记录并存取所述冲头撞击所述入射杆所产生入射应力波的波前到达所述第一组应变片和第二组应变片的时间点,得到所述入射应力波的波前到达所述第二组应变片与到达所述第一组应变片的时间差Δt;通过公式C=δ/Δt计算得出试样内应力波的传播速度C,δ表示第一组应变片与第二组应变片之间的间距;通过所述高速摄影仪或激光干涉仪测得所述套筒内层裂块的脱落速度V;然后将所得试样的密度ρ、试样内应力波的传播速度C及套筒内层裂块的脱落速度V代入公式бt=ρVC中,即可得到在设定轴压下的试样的层裂强度бt。本专利技术邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法与现有技术相比取得了以下有益效果:本专利技术在测试装置中通过对水体施加压力,从而以水体向试样施加轴压。在测试过程中,由于水体的存在,有利于模拟研究真实情况下邻近水体的岩石层裂情况,使得测试结果更加符合实际;水体的设置,方便于轴压施加,轴压与水体的设置起到相辅相成的作用;本专利技术提出的方法理论简单、操作简便易行,最大强度地还原了目标的所处环境,测量结果精确可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术邻近水体岩石层裂强度的测试装置一种视角的结构示意图;图2为本专利技术邻近水体岩石层裂强度的测试装置另一种视角的结构示意图;其中,1-气炮,2-冲头,3-入射杆,4-第一组应变片,5-第二组应变片,6-套筒,7-试样,8-水体,9-橡胶垫,10-透射杆,11-轴压提供装置,12-弹膛,13-平台,14-连接板,15-连接杆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术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专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,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,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法,以解决现有技术存在的问题,通过模拟岩石邻近水体情况得到邻近水体岩石的层裂强度从而指导施工。本专利技术提供一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置,包括平台、气炮、冲头、第一组应变片、第二组应变片以及依次同轴设置的入射杆、套筒、透射杆和轴压提供装置,所述冲头设置于所述气炮的弹膛内,所述弹膛正对所述入射杆异于所述试样的一端,所述套筒内用于容置试样和水体,所述入射杆和透射杆均部分伸入所述套筒内,所述第一组应变片和所述第二组应变片用于轴向间隔设置于所述试样的侧壁上,所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置均通过底托固定在所述平台上,所述第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接。本专利技术还提供一种利用上述邻近水体岩石层裂强度的测试装置对邻近水体岩石层裂强度进行测试的方法,包括以下步骤:步骤一、按照设计的尺寸将临近水体岩石加工成圆柱形试样,并测得试样的密度ρ,在试样的一端侧壁上贴上第一组应变片和第二组应变片并测得两组应变片的间距;步骤二、在所述试样的端部以及所述入射杆的端部涂抹润滑脂;步骤三、将所述试样置于所述套筒内,使得所述试样表面紧贴所述套筒内壁;步骤四、将所述入射杆与所述试样靠近所述第一组应变片及第二组应变片的一端相连,并将入射杆推进套筒内,且所述入射杆在所述套筒内的长度至少为5cm;步骤五、向所述套筒内注入一定量的水,形成水体;步骤六、将橡胶垫与所述透射杆一端相连,并将所述橡胶垫置于所述套筒内,使所述橡胶垫与所述水体紧密贴合;步骤七、将所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置通过所述底托均固定在所述平台上,根据需要使所本文档来自技高网...
一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法

【技术保护点】
一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:包括平台、气炮、冲头、第一组应变片、第二组应变片以及依次同轴设置的入射杆、套筒、透射杆和轴压提供装置,所述冲头设置于所述气炮的弹膛内,所述弹膛正对所述入射杆异于所述试样的一端,所述套筒内用于容置试样和水体,所述入射杆和透射杆均部分伸入所述套筒内,所述第一组应变片和所述第二组应变片用于轴向间隔设置于所述试样的侧壁上,所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置均通过底托固定在所述平台上,所述第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接。

【技术特征摘要】
1.一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:包括平台、气炮、冲头、第一组应变片、第二组应变片以及依次同轴设置的入射杆、套筒、透射杆和轴压提供装置,所述冲头设置于所述气炮的弹膛内,所述弹膛正对所述入射杆异于所述试样的一端,所述套筒内用于容置试样和水体,所述入射杆和透射杆均部分伸入所述套筒内,所述第一组应变片和所述第二组应变片用于轴向间隔设置于所述试样的侧壁上,所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置均通过底托固定在所述平台上,所述第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接。2.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述入射杆异于所述套筒的一侧设置有连接板,所述连接板与所述轴压提供装置通过若干个连接杆连接。3.根据权利要求2所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述连接杆为两个。4.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述透射杆异于所述轴压提供装置的一端设置有橡胶垫。5.根据权利要求4所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述橡胶垫的直径较所述套筒的内径大0.5~1mm。6.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述第一组应变片和第二组应变片靠近所述入射杆。7.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述套筒的材质为钢化玻璃、防弹玻璃或其它高强度的透明材料。8.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置,其特征在于:所述入射杆和透射杆的材料为40Cr合金钢。9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述的邻近水体岩石层裂强度的测...

【专利技术属性】
技术研发人员:褚夫蛟刘敦文陶明张江山彭怀德杨光马静刘宏章
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:湖南,43

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