一种冲击扰动围岩试验设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种冲击扰动围岩试验设备。本实用新型专利技术包括顶板、底座、支撑立柱、丝杠柱、横梁、横梁升降电机及减速机部件、链条齿轮、冲击锤头、冲击锤导杆、水平X方向加载夹板、水平Y方向加载夹板、水平X方向伺服液压缸、水平Y方向伺服液压缸、垂真Z方向伺服液压缸、加速度传感器。本实用新型专利技术的冲击扰动围岩试验设备能对较大尺寸岩石类试样在三个方向预施加静、动态载荷并能沿垂直方向对岩石试样施加一定的波形冲击载荷，以模拟岩石试样在深部高应力环境中扰动的响应情况。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
_种冲击扰动围岩试验设备
本技术属于岩体力学试验设备，具体的说，涉及一种具有冲击扰动功能的冲击扰动围岩试验设备。
技术介绍
在自然界的各种工程实践中，如各类矿山工程、铁路公路隧洞施工等，深部高应力岩体开挖时，岩体在承受地应力、构造应力等高静态载荷作用的同时，还要承受原岩应力场变化或邻近洞室开挖而引发的应力扰动影响以及开挖爆破作业或机械钻凿等动载的作用或地震、爆破引起的冲击力等动载荷作用。应该看到，地下深部岩体工程结构在受到地震波、爆破冲击波等冲击扰动，诱发岩体、工程结构的动态失稳产生的损害很大，这方面的现场实录研宄很多，同时国内相关室内试验设备还处在动态小尺寸试件或静态大尺寸试件的试验研宄，相关动静组合加载试验装置普遍以小尺寸的标准试样为研宄对象，且动载荷和主静载荷方向相同，还没有对较大尺寸试件的静态、动态及冲击相结合的试验研宄。因此，为适应复杂多变的深部地下岩体工程的研宄需求，需要有更好的试验装置来进行试验。 目前，利用普通万能材料试验机经过加装侧面加载装置可以实现单轴到三轴的岩石静载试验，使用液压伺服系统可以实现三维的曲线波形准静态加载试验方式，但目前还未有利用冲击锤实现模拟爆破、地震等冲击扰动的三轴试验设备。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种能对较大尺寸岩石类试样在三个方向预施加静、动态载荷并能沿垂直方向对岩石试样施加一定的波形冲击载荷，以模拟岩石试样在深部高应力环境中扰动的响应情况的冲击扰动围岩试验设备。 为解决上述技术问题，本技术的一种冲击扰动围岩试验设备，包括顶板、底座、支撑立柱、丝杠柱；它还包括横梁、横梁升降电机及减速机部件、链条齿轮、冲击锤头、冲击锤导杆、水平X方向加载夹板、水平Y方向加载夹板、水平X方向伺服液压缸、水平Y方向伺服液压缸、垂真Z方向伺服液压缸；顶板与底座平行，顶板与底座之间由两根呈对角分布的支撑立柱固定连接，顶板与底座之间的另一对角上各安装有一根丝杠柱；安装于顶板上的横梁升降电机及减速机部件通过链条齿轮与两根丝杠柱上端连接，带动丝杠柱转动；所述横梁的两端安装于两根丝杠柱中部，丝杠柱转动带动横梁上下移动；横梁上安装有垂真Z方向伺服液压缸，垂真Z方向伺服液压缸与横梁下的冲击锤头连接，冲击锤头上安装有加速度传感器；冲击锤头上固连有两根竖直冲击锤导杆，冲击锤导杆活动穿过横梁和顶板；所述底座的横向方向上设有水平Y方向加载夹板和水平Y方向伺服液压缸，所述底座的纵向方向上设有水平X方向加载夹板和水平X方向伺服液压缸，各伺服液压缸与相对应的加载夹板连接；所述各加载夹板和冲击锤头围合成的空间中放置被测岩石试样；所述各伺服液压缸通过高压油路与伺服液压系统连接，通过伺服液压系统向被测岩石试样施加冲击载荷、扰动加载；所述伺服液压系统、加速度传感器通过信号线与外部计算机连接。 具体的，所述冲击载荷、扰动加载为半正弦波、三角波或方波形式的曲线载荷。 所述加载夹板可根据被测岩石试样的尺寸大小的变化更换不同尺寸的加载板。 所述被测岩石试样的尺寸大小在X、Y、Z三个方向上为200— 700mm。 本技术所述冲击扰动围岩试验设备，能对较大尺寸岩石类试样在三个方向预施加静、动态载荷并能沿垂直方向对岩石试样施加一定的波形冲击载荷，以模拟岩石试样在深部高应力环境中扰动的响应情况。 【附图说明】 图1是本技术的冲击扰动围岩试验设备的结构示意图。 图2是本技术的冲击扰动围岩试验设备中被测岩石试样受静载-冲击载荷示意图。 图3是本技术的冲击扰动围岩试验设备中被测岩石试样受静载-扰动载荷示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细的描述。 如图1所示，为本技术冲击扰动围岩试验设备的结构示意图，它包括横梁升降电机及减速机部件1、链条齿轮2、顶板3、支撑立柱4、丝杠柱5、横梁6、被测岩石试样7、水平Y方向加载夹板8、水平X方向伺服液压缸9、水平X方向加载夹板10、底座11、水平Y方向伺服液压缸12、冲击锤头13、气缸14、垂真Z方向伺服液压缸15、丝杠柱16、支撑立柱17、冲击锤导杆18。顶板3与底座11之间由两根呈对角分布的支撑立柱4和支撑立柱17固定连接，顶板3与底座11之间的另一对角上安装有丝杠柱5和丝杠柱16。安装于顶板3上的横梁升降电机及减速机部件I通过链条齿轮2与两根丝杠柱5、17上端连接，带动丝杠柱5、17转动；横梁6的两端安装于两根丝杠柱5、17的中部，丝杠柱5、17转动带动横梁6上下移动；横梁6上安装有垂真Z方向伺服液压缸15，垂真Z方向伺服液压缸15与横梁6下的冲击锤头13连接，冲击锤头13上安装有加速度传感器(图中未画出)；冲击锤头13上固连有两根竖直冲击锤导杆18，冲击锤导杆18活动穿过横梁6和顶板3 ;底座11的横向方向上设有水平Y方向加载夹板8和水平Y方向伺服液压缸12，水平Y方向加载夹板8与水平Y方向伺服液压缸12连接；底座11的纵向方向上设有水平X方向加载夹板10和水平X方向伺服液压缸9，水平X方向加载夹板10与水平X方向伺服液压缸9连接；水平Y方向加载夹板8、水平X方向加载夹板10和冲击锤头围合成的空间中放置被测岩石试样7 ;各伺服液压缸通过高压油路与伺服液压系统连接，通过伺服液压系统向被测岩石试样施加冲击载荷、扰动加载；各伺服液压缸均带有力传感器，伺服液压系统、各力传感器、加速度传感器通过信号线与外部计算机连接。 上述伺服液压系统通过水平X方向伺服液压缸9、水平Y方向伺服液压缸12、垂真Z方向伺服液压缸15向被测岩石试样7施加冲击载荷、扰动加载，冲击载荷、扰动加载为半正弦波、三角波、方波形式的曲线载荷。 被测岩石试样7的尺寸大小在X、Y、Z三个方向上为200— 700mm。水平Y方向加载夹板8和水平X方向加载夹板10可根据被测岩石试样7的尺寸大小的变化更换不同尺寸的加载板。 实施例一: 试验时，根据被测岩石试样7的尺寸，调整水平Y方向加载夹板8与水平X方向加载夹板10的位置，将被测岩石试样7中心对准水平Y方向加载夹板8与水平X方向加载夹板10的中心，通过水平X方向伺服液压缸9和水平Y方向伺服液压缸12进行预夹紧，对被测岩石试样7施加预紧载荷，然后释放气缸14，冲击锤头13释放，对被测岩石试样7施加垂直方向的冲击载荷，实现三轴状态下静载和冲击载荷共同作用的试验效果，被测岩石试样7所受静载-冲击载荷示意图如图2所示。 实施例二: 试验时，根据被测岩石试样7的尺寸，调整水平Y方向加载夹板8与水平X方向加载夹板10的位置，将被测岩石试样7中心对准水平Y方向加载夹板8与水平X方向加载夹板10的中心，通过计算机自动按照实验的要求调节伺服液压系统，由伺服液压缸9、12、15对被测岩石试样7的三个轴向施加静载荷、动载荷、扰动加载等，并且可实现半正弦波、三角波、方波等曲线载荷的加载，实现三轴状态下静载和动态扰动载荷共同作用的试验效果，被测岩石试样7所受静载-扰动载荷示意图如图3所示。 以上实施例中，冲击力值曲线、垂直方向加速度曲线可以通过力传感器和加速度传感器获得，通过数据采集系统传递到计算机软件控制系统中，在液晶屏上实时显示曲线和实验数据，并且可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击扰动围岩试验设备，包括顶板、底座、支撑立柱、丝杠柱；其特征在于：它还包括横梁、横梁升降电机及减速机部件、链条齿轮、冲击锤头、冲击锤导杆、水平X方向加载夹板、水平Y方向加载夹板、水平X方向伺服液压缸、水平Y方向伺服液压缸、垂真Z方向伺服液压缸；顶板与底座平行，顶板与底座之间由两根呈对角分布的支撑立柱固定连接，顶板与底座之间的另一对角上各安装有一根丝杠柱；安装于顶板上的横梁升降电机及减速机部件通过链条齿轮与两根丝杠柱上端连接，带动丝杠柱转动；所述横梁的两端安装于两根丝杠柱中部，丝杠柱转动带动横梁上下移动；横梁上安装有垂真Z方向伺服液压缸，垂真Z方向伺服液压缸与横梁下的冲击锤头连接，冲击锤头上安装有加速度传感器；冲击锤头上固连有两根竖直冲击锤导杆，冲击锤导杆活动穿过横梁和顶板；所述底座的横向方向上设有水平Y方向加载夹板和水平Y方向伺服液压缸，所述底座的纵向方向上设有水平X方向加载夹板和水平X方向伺服液压缸，各伺服液压缸与相对应的加载夹板连接；所述各加载夹板和冲击锤头围合成的空间中放置被测岩石试样；所述各伺服液压缸通过高压油路与伺服液压系统连接，通过伺服液压系统向被测岩石试样施加冲击载荷、扰动加载；所述伺服液压系统、加速度传感器通过信号线与外部计算机连接。...

【技术特征摘要】
1.一种冲击扰动围岩试验设备，包括顶板、底座、支撑立柱、丝杠柱；其特征在于:它还包括横梁、横梁升降电机及减速机部件、链条齿轮、冲击锤头、冲击锤导杆、水平X方向加载夹板、水平Y方向加载夹板、水平X方向伺服液压缸、水平Y方向伺服液压缸、垂真Z方向伺服液压缸；顶板与底座平行，顶板与底座之间由两根呈对角分布的支撑立柱固定连接，顶板与底座之间的另一对角上各安装有一根丝杠柱；安装于顶板上的横梁升降电机及减速机部件通过链条齿轮与两根丝杠柱上端连接，带动丝杠柱转动；所述横梁的两端安装于两根丝杠柱中部，丝杠柱转动带动横梁上下移动；横梁上安装有垂真Z方向伺服液压缸，垂真Z方向伺服液压缸与横梁下的冲击锤头连接，冲击锤头上安装有加速度传感器；冲击锤头上固连有两根竖直冲击锤导杆，冲击锤导杆活动穿过横梁和顶板；所述底座的横向方向上设有水平Y方向加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，曾泽民，赵伏军，王卫军，万文，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43