本发明专利技术公开了一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置及方法，包括梯度应力施加模组、轴向静载施加模组、动载施加模组和应力波监测模组；梯度应力施加模组包括底座、侧梁一、侧梁二、横梁、支撑杆、承载钢板、液压缸、分油管路和梯度静载控制箱；轴向静载施加模组为设置于侧梁一内侧底部的活塞缸，用于对试件施加轴向静载；动载施加模组包括子弹、入射杆，子弹冲击入射杆对试件施加动载；应力波监测模组包括传感器、超动态应变仪、示波器、电脑终端，传感器粘贴于试件上，传感器的接线端子连接超动态应变仪，超动态应变仪与示波器、电脑终端依次相连；本发明专利技术能够更好的模拟出单一岩体或组合岩体在实际受力环境下的动载冲击情况。组合岩体在实际受力环境下的动载冲击情况。组合岩体在实际受力环境下的动载冲击情况。
【技术实现步骤摘要】
一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及采矿工程
，特别是涉及一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置及方法。
技术介绍
[0002]深部资源开发是人类必然的选择，随着煤炭资源消耗的加剧，煤炭开采向深部转移，矿压显现更加剧烈。深部岩体高应力下的动力扰动，对巷道及工作面的影响不可忽视。动载的扰动不但能够引起局部应力的增加，降低岩体强度，而且会对扰动范围内的应力分布造成影响，改变原本的应力分布，加速围岩变形失稳，致支护结构体失效，不利于深井巷道的维护，制约了煤炭高效开采。
[0003]高地应力与强动载扰动的综合作用是动载巷道失稳破坏的根源，应力波从震源地点传递到冲击发生地点处的传播机理是冲击剧烈程度的重要影响因素，近年来，许多学者针对岩体受动载的试验装置做了许多改进，关于动载作用在岩体中的室内试验已有很多成果，但是，大多数专利仅仅探讨了没有围压作用时单一岩体受动载的作用机理，关于岩体受二维应力场的研究几乎处于空白状态，另外考虑到围岩受力环境为梯度应力，因此，综合考虑梯度高地应力与强动载扰动影响，本领域技术人员亟需设计一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置及方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够更好的模拟出单一岩体或组合岩体在实际受力环境下的动载冲击情况。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，包括梯度应力施加模组、轴向静载施加模组、动载施加模组和应力波监测模组；
[0007]其中，所述梯度应力施加模组包括底座、侧梁一、侧梁二、横梁、支撑杆、承载钢板、液压缸、分油管路和梯度静载控制箱；所述底座固定于地面上，所述侧梁一和所述侧梁二分别设置于所述底座的顶部两侧，所述侧梁二上开设有通孔，所述横梁连接于所述侧梁一和所述侧梁二的顶端，所述横梁底部的所述侧梁一与所述侧梁二之间还设置有所述承载钢板，所述承载钢板与所述底座之间设置有支撑杆，所述承载钢板的顶部用于放置试件；所述横梁的底部设置有对所述试件进行竖向加载的液压缸，所述液压缸通过所述分油管路连接所述梯度静载控制箱；
[0008]所述轴向静载施加模组为设置于所述侧梁一内侧底部的活塞缸，所述活塞缸用于对所述试件施加轴向静载；
[0009]所述动载施加模组包括子弹、入射杆，所述入射杆设置于所述侧梁二的外侧并与所述通孔相对，所述通孔的外径大于所述入射杆的外径，所述子弹冲击所述入射杆对所述
试件施加动载；
[0010]所述应力波监测模组包括传感器、超动态应变仪、示波器、电脑终端，所述传感器粘贴于试件上，所述传感器的接线端子连接所述超动态应变仪，所述超动态应变仪与所述示波器、所述电脑终端依次相连。
[0011]优选地，所述底座通过落地钉固定于地面上。
[0012]优选地，所述横梁的两端分别与所述侧梁一、所述侧梁二榫接。
[0013]优选地，所述通孔上安装有法兰盘，所述法兰盘、所述试件和所述入射杆同轴心。
[0014]优选地，所述支撑杆相对设置有两排，每排中的各个所述支撑杆横向均布。
[0015]优选地，所述试件的顶部还无间隔的分布有方铁板，各个所述方铁板的顶部均设置有圆铁板，每个所述圆铁板相对连接一个所述液压缸。
[0016]优选地，每个所述液压缸与其相对的所述圆铁板和方铁板均同轴心设置。
[0017]优选地，所述试件的两个侧端面上还设置有方铁板。
[0018]基于上述二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，本专利技术还提供了一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验试验方法，包括以下步骤：
[0019]步骤一、试件按所需组合岩体的相似模拟配比进行材料配比，配比完成后，得到试件，控制梯度静载控制箱，将液压缸伸缩杆缩回，将所述试件放置在承载钢板上，将若干块方铁板对齐放置在所述试件上方，所述试件两侧端面也均放置一块方铁板；
[0020]步骤二、移动入射杆使入射杆与法兰盘接触，为了保证充分接触，在所述法兰盘与所述入射杆接触界面均匀涂抹黄油；在所述试件上粘贴传感器，将所述传感器接至动态应变仪上，将所述动态应变仪连接至示波器上，所述示波器与电脑终端相连；
[0021]步骤三、控制梯度静载控制箱，沿试件轴向方向对试件施加线性或非线性梯度应力；控制外部手动液压泵使活塞缸伸出对所述试件施加轴向荷载；
[0022]步骤四、发射子弹，所述子弹冲击所述入射杆，所述入射杆穿过所述法兰盘打至所述试件上，通过所述试件上的传感器接收应力波信号，采用动态应变仪采集应力波信号同步至所述示波器进行观察，并在电脑终端进行处理；
[0023]步骤五、试验结束，观察应力波传播规律及试件破坏特征，通过所述梯度静载控制箱操纵所述液压缸升起，将所述试件卸下。
[0024]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0025]本专利技术提供的二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置及方法，综合考虑岩体所受应力环境与动载冲击，设计了更符合岩体受力的试验装置，通过入射杆冲击试件岩体(煤
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岩
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煤、煤岩体等)，可以观察到梯度应力与轴向应力下应力波的传播规律及破坏特征，揭示了梯度应力下岩体的破断规律。
附图说明
[0026]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术中二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置的立体图；
[0028]图2为本专利技术中梯度应力施加模组、轴向静载施加模组、动载施加模组的立体装配图；
[0029]图3为图2的主视图；
[0030]图4为试件与轴向静载施加模组、动载施加模组的俯视装配图；
[0031]图中：1
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电脑终端；2
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示波器；3
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动态应变仪；4
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连接线；5
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试件；6
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方铁板；7
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横梁；8
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分油管路；91
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侧梁一；92
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侧梁二；10
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梯度静载控制箱；11
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法兰盘；12
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传感器；13
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入射杆；14
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子弹；15
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活塞缸；16
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液压缸；17
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承载钢板；18
‑
底座，19
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支撑杆；20
‑
圆铁板。
具体实施方式
[0032]下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，其特征在于：包括梯度应力施加模组、轴向静载施加模组、动载施加模组和应力波监测模组；其中，所述梯度应力施加模组包括底座、侧梁一、侧梁二、横梁、支撑杆、承载钢板、液压缸、分油管路和梯度静载控制箱；所述底座固定于地面上，所述侧梁一和所述侧梁二分别设置于所述底座的顶部两侧，所述侧梁二上开设有通孔，所述横梁连接于所述侧梁一和所述侧梁二的顶端，所述横梁底部的所述侧梁一与所述侧梁二之间还设置有所述承载钢板，所述承载钢板与所述底座之间设置有支撑杆，所述承载钢板的顶部用于放置试件；所述横梁的底部设置有对所述试件进行竖向加载的液压缸，所述液压缸通过所述分油管路连接所述梯度静载控制箱；所述轴向静载施加模组为设置于所述侧梁一内侧底部的活塞缸，所述活塞缸用于对所述试件施加轴向静载；所述动载施加模组包括子弹和入射杆，所述入射杆设置于所述侧梁二的外侧并与所述通孔相对，所述通孔的外径大于所述入射杆的外径，所述子弹冲击所述入射杆对所述试件施加动载；所述应力波监测模组包括传感器、超动态应变仪、示波器、电脑终端，所述传感器粘贴于试件上，所述传感器的接线端子连接所述超动态应变仪，所述超动态应变仪与所述示波器、所述电脑终端依次相连。2.根据权利要求1所述的二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，其特征在于：所述底座通过落地钉固定于地面上。3.根据权利要求1所述的二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，其特征在于：所述横梁的两端分别与所述侧梁一、所述侧梁二榫接。4.根据权利要求1所述的二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，其特征在于：所述通孔上安装有法兰盘，所述法兰盘、所述试件和所述入射杆同轴心。5.根据权利要求1所述的二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验装置，其特征在于：所述支撑杆相对设置有两排，每排...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐潮，史文豹，常聚才，殷志强，李传明，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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