冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于岩石性能测试技术领域，公开一种冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置和方法，包括冲击装置、用于夹设岩石试件的第一压头和第二压头，第一压头和第二压头设于冲击装置内；第一压头、岩石试件和第二压头中设有顺次连通的水流通道，水流通道的始端贯穿第一压头并在贯穿口通过管道接有泵送水流的压力泵，水流通道的末端贯穿第二压头；第一压头的水流通道段内设有第一止回阀，第二压头的水流通道段内设有相对于第一止回阀反向设置的第二止回阀；第二止回阀与岩石试件之间的水流通道段内设有压力传感器，压力传感器与一数据采集仪信号连接。通过本装置得出岩石水压瞬态变化，可更好地揭示裂隙水压破岩机理。

【技术实现步骤摘要】
冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置和方法
本专利技术涉及岩石性能测试
，具体地，涉及一种冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置和方法。
技术介绍
近年来，我国许多矿山进入深部开采，深部岩体一直处于高地应力、高岩溶水压作用状态下，爆破施工等人类的采掘活动极易造成深部岩体裂隙扩展或断层活化，而引起承压溶洞突水事故，造成严重的经济损失和社会危害。目前大多数工程围岩渗透性较差，在未扰动前压力水一般要经历很长时间渗透至岩体裂隙中。而在开挖扰动后较短时间内围岩发生变形，内部岩石也会随之产生形变，导致裂隙发生体积变化。那么若裂隙内部存在承压水，则其水压也就随其体积变化而有可能改变，尤其是对冲击载荷作用的岩石。在冲击载荷作用下岩石随其内部应力波传播而产生局部变形，由于岩石渗透性小且冲击载荷作用时间短，裂隙水很难渗透，致使渗透水压发生变化，对岩石裂纹扩展及其破坏带来影响。因此，为更好地分析、预测裂隙岩体破坏情况，需要测定冲击等载荷下封闭裂隙水压瞬态变化。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种在岩石发生扰动变形后对岩石裂隙内部承压水水压变化进行测定的冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置。本专利技术同时提供了所述冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置的测试方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，包括冲击装置、用于夹设岩石试件的第一压头和第二压头，第一压头和第二压头设于冲击装置内用于向岩石试件传递冲击装置提供的冲击载荷；第一压头、岩石试件和第二压头中设有顺次连通的水流通道，水流通道的始端贯穿第一压头并在贯穿口通过管道接有泵送水流的压力泵，水流通道的末端贯穿第二压头；第一压头的水流通道段内设有第一止回阀，第二压头的水流通道段内设有相对于第一止回阀反向设置的第二止回阀；第二止回阀与岩石试件之间的水流通道段内设有压力传感器，压力传感器与一数据采集仪信号连接。进一步地，第二止回阀为球形止回阀，水流通道的末端设有用于在测试时排空水流通道内空气后使水流通道封闭的封堵杆，封堵杆内设有贯穿封堵杆长度的过流孔，封堵杆朝水流通道逆向移动时可将第二止回阀的球体顶开使水流通道内的空气或水流依次从第二止回阀处进入过流孔。更进一步地，封堵杆外周布设螺纹，水流通道末端的通道壁上设有与螺纹适配的螺纹结构，封堵杆与水流通道末端螺纹连接。进一步地，第二压头在与岩石试件的接触表面设有传感器安装盘，传感器安装盘上具有与水流通道走向一致的通孔，压力传感器通过传感器安装盘安装在水流通道内，传感器安装盘由两块安装板贴合并在靠近水流通道的贴合处夹设有钢条，压力传感器设置在钢条上。进一步地，压力传感器与数据采集仪通过导线连接，导线从传感器安装盘中伸出，第二压头中设有供导线接出的通道。更进一步地，通道在导线伸出于传感器安装盘的位置处设有密封圈。进一步地，压力传感器为防水型压力传感器。进一步地，压力泵为手动压力泵。进一步地，管道在与水流通道始端相接的位置设有螺母接头。一种如上所述的冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置的测试方法，包括以下步骤：S1.安装好测试装置，岩石试件与第一压头、第二压头之间用玻璃胶密封；S2.使封堵杆沿水流通道逆向移动将第二止回阀的球体顶开，通过压力泵往水流通道中压入水流使水流通道中的空气排出，使水流缓慢压入至水溢出过流孔后将封堵杆复位，此后视需要的初始水压情况决定是否继续加压；S3.操作冲击装置，根据试验初始力学参数对岩石试件进行初始加载，读取并保存初始加载时刻的力学状态等数据；S4.调节冲击装置的气室压力、冲击距离实现不同冲击速度的加载，读取并保存不同冲击速度加载时刻的力学状态等数据。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）在水流通道中设置两个止回阀，模拟岩石试件的封闭裂隙，冲击装置给岩石试件提供冲击载荷，通过压力传感器及时反馈封闭裂隙中水的压力数据，得出水压瞬态变化，便于更好地分析裂隙水在破岩过程中的作用，更好地揭示裂隙水压破岩机理；2）封堵杆与第二止回阀相配合，操作封堵杆使第二止回阀打开可将水流通道中空气排尽，确保测试结果能真实反映岩石封闭裂隙水压变化；3）封堵杆进一步设置为与水流通道通过螺纹旋合连接，则只需人工对封堵杆作一次下旋和一次上旋操作，无需人工持续操作封堵杆来配合空气排空过程，大大降低人工参与强度，且操作更方便，部件的连接也更稳定；4）压力传感器通过安装盘安装至水流通道内，可确保安装稳定，不会轻易发生移动或歪斜而导致测试结果产生较大误差；5）压力泵采用手动形式的泵，方便随时调整水压和水流压入情况；6）本测试装置使用过程简便、易操作，采用其进行测试能提供较准确的岩石封闭裂隙水压瞬态变化数据，为岩石的性能预测提供有效参考。附图说明图1为实施例1所述的冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置的结构示意图；图2为封堵杆的剖视图（图中包含第二止回阀）。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1如图1所示，一种冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，其包括SHPB冲击装置、用于夹设岩石试件1的第一压头21和第二压头22，SHPB冲击装置包括输入杆31和输出杆32，第一压头21和第二压头22设于输入杆31和输出杆32之间用于向岩石试件1传递SHPB冲击装置提供的冲击载荷；第一压头、岩石试件和第二压头中设有顺次连通的水流通道4，水流通道4的始端贯穿第一压头21并在贯穿口通过管道51接有泵送水流的压力泵52，水流通道4的末端贯穿第二压头22；第一压头21的水流通道段内设有第一止回阀61，第二压头22的水流通道段内设有相对于第一止回阀61反向设置的第二止回阀62；第二止回阀62与岩石试件1之间的水流通道段内设有压力传感器71，压力传感器71与一数据采集仪72信号连接。具体地，岩石试件1中的水流通道段可看作岩石的裂隙，第一止回阀61和第二止回阀62尽量靠近岩石试件的“裂隙”设置，第一止回阀61可防止水流通道4中的水反向回流至水流通道始端，第二止回阀62可防止水流通道4中的水流从水流通道末端流出。两个止回阀均关闭时，它们之间将形成一段封闭的空间，这段空间即可模拟岩石试件的封闭裂隙。水流通道4走向设计为基本呈“Z”字形走向。为使封闭裂隙内水压瞬态变化测试更精确，优选将第二止回阀62为球形止回阀，同时水流通道4的末端设有用于在测试时排空水流通道4内空气后使水流通道封闭的封堵杆8，封堵杆8内设有贯穿封堵杆长度的过流孔81，封堵杆8朝水流通道4逆向移动时可将第二止回阀的球体621顶开使水流通道4内的空气或水流依次从第二止回阀62处进入过流孔81。具体来说，球体621刚被顶开时，压力泵52往水流通道4中压入水的过程中，进入封闭裂隙中的水会先将水流通道4中的空气全数从过流孔81中挤出，待空气排完后，水流会从第二止回阀62处进入过流孔81，此时可知封闭裂隙中已无空气，随后将封堵杆8复位使第二止回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，其特征在于，包括冲击装置、用于夹设岩石试件的第一压头和第二压头，第一压头和第二压头设于冲击装置内用于向岩石试件传递冲击装置提供的冲击载荷；第一压头、岩石试件和第二压头中设有顺次连通的水流通道，水流通道的始端贯穿第一压头并在贯穿口通过管道接有泵送水流的压力泵，水流通道的末端贯穿第二压头；第一压头的水流通道段内设有第一止回阀，第二压头的水流通道段内设有相对于第一止回阀反向设置的第二止回阀；第二止回阀与岩石试件之间的水流通道段内设有压力传感器，压力传感器与一数据采集仪信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，其特征在于，包括冲击装置、用于夹设岩石试件的第一压头和第二压头，第一压头和第二压头设于冲击装置内用于向岩石试件传递冲击装置提供的冲击载荷；第一压头、岩石试件和第二压头中设有顺次连通的水流通道，水流通道的始端贯穿第一压头并在贯穿口通过管道接有泵送水流的压力泵，水流通道的末端贯穿第二压头；第一压头的水流通道段内设有第一止回阀，第二压头的水流通道段内设有相对于第一止回阀反向设置的第二止回阀；第二止回阀与岩石试件之间的水流通道段内设有压力传感器，压力传感器与一数据采集仪信号连接。2.根据权利要求1所述的冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，其特征在于，第二止回阀为球形止回阀，水流通道的末端设有用于在测试时排空水流通道内空气后使水流通道封闭的封堵杆，封堵杆内设有贯穿封堵杆长度的过流孔，封堵杆朝水流通道逆向移动时可将第二止回阀的球体顶开使水流通道内的空气或水流依次从第二止回阀处进入过流孔。3.根据权利要求2所述的冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，其特征在于，封堵杆外周布设螺纹，水流通道末端的通道壁上设有与螺纹适配的螺纹结构，封堵杆与水流通道末端螺纹连接。4.根据权利要求1所述的冲击载荷下岩石封闭裂隙水压瞬态变化测试装置，其特征在于，第二压头在与岩石试件的接触表面设有传感器安装盘，传感器安装盘上具有与水流通道走向一致的通孔，压力传感器通过传感器安装盘安装在水流通道内，传感器安装盘由两块安装板贴合并在靠近水流通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志华，叶洲元，赵伏军，赵延林，祝方才，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43