原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置及方法。装置包括基于两侧油压推进的一维霍普金森压杆系统、模拟海水腐蚀原位岩石系统、基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统及数据采集与分析系统。方法利用上述所述原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置进行测试；进行击打时，一次动力扰动的时间<10s；试样发生破坏所需冲击的次数>1000次；击打的入射应力强度<50MPa。本发明专利技术可实现对测试试样开展均匀、快速、精准的可控高频动力扰动，解决了传统霍普金森压杆子弹撞击时产生的入射应力幅值较大所导致无法进行重复高频冲击的技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高端设备制造领域，涉及岩石动力学研究领域，尤其涉及一种用于研究海底隧道围岩承受海水腐蚀与高频低幅值动力扰动耦合损伤后动态力学特性与破断机制的霍普金森压杆测试系统。

技术介绍

1、现如今，海底隧道凭借自身受天气干扰小、通行时间长、不影响航运等优势，正成为各个沿海地区公共交通建设的重点。然而，海底隧道在建设、运营过程中，其上覆岩层、围岩等承载体系不仅长期受海水腐蚀作用的影响，而且还将承受来自机械振动、爆破扰动、地震扰动、行车荷载等高频率、高周期、低幅值的动力扰动，从而导致岩石在发生冲击破岩前就已产生海水腐蚀损伤与动力扰动损伤，相较于完整未损伤岩石，这些岩石可能会产生不同的动态力学响应与破断机制，从而对海底隧道的安全建造和长寿健康运营具有潜在的威胁。因此，明确海水腐蚀与动力扰动耦合损伤对岩石动态力学特性的影响显得十分重要。

2、本申请中一些常用词语的含义和生活中的一些常识有所不同，在此特别说明，如下：

3、低频与高频中的频：频是指击打时间：单次动力扰动所需时间，其中，低频：一次动力扰动的时间>3min；高频：一次动力扰本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置，其特征在于：包括基于两侧油压推进的一维霍普金森压杆系统（1）、模拟海水腐蚀原位岩石系统（2）、基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）及数据采集与分析系统；模拟海水腐蚀原位岩石系统（2）包括腐蚀箱（200）、温度控制系统、气压控制系统、水循环控制系统以及围压加载装置；基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）包括支撑结构、控制系统和击打结构；击打结构为摆锤；基于两侧油压推进的一维霍普金森压杆系统（1）包括设置在支撑平台上的若干个支座，支座上设有入射杆（105）和透射杆（106）；还包括两个两侧推进油压缸（108）；支座中的第七支座（117...

【技术特征摘要】

1.原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置，其特征在于：包括基于两侧油压推进的一维霍普金森压杆系统（1）、模拟海水腐蚀原位岩石系统（2）、基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）及数据采集与分析系统；模拟海水腐蚀原位岩石系统（2）包括腐蚀箱（200）、温度控制系统、气压控制系统、水循环控制系统以及围压加载装置；基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）包括支撑结构、控制系统和击打结构；击打结构为摆锤；基于两侧油压推进的一维霍普金森压杆系统（1）包括设置在支撑平台上的若干个支座，支座上设有入射杆（105）和透射杆（106）；还包括两个两侧推进油压缸（108）；支座中的第七支座（117）固定连接两个两侧推进油压缸（108），透射杆（106）末端从第七支座（117）的中心位置伸出，基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）设置在透射杆（106）末端一侧；基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）中的摆锤直接对透射杆（106）末端进行击打。

2.根据权利要求1所述的原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置，其特征在于：模拟海水腐蚀原位岩石系统（2）还包括左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）和右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211），腐蚀箱（200）设有左侧金属套筒（217）和右侧金属套筒（218），左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）和右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211）两侧内表面部分涂抹胶水，左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）一端粘贴在腐蚀箱（200）左侧金属套筒（217）上，左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）另一侧粘贴在透射杆（106）上，右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211）一端粘贴在腐蚀箱（200）右侧金属套筒（218）上，右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211）另一侧粘贴在入射杆（105）上，通过向内推压的方式使的左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）和右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211）的中心部分凸起，入射杆（105）从右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211）伸入腐蚀箱（200）内，透射杆（106）从左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）伸入腐蚀箱（200）内，入射杆（105）和透射杆（106）在箱体内部中心位置夹住测试试样（107），左侧强粘性抗拉橡胶套筒（210）和右侧强粘性抗拉橡胶套筒（211）将模拟海水腐蚀原位岩石系统（2）与入射杆（105）、透射杆（106）相连接。

3.根据权利要求1所述的原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置，其特征在于：所述基于两侧油压推进的一维霍普金森压杆系统（1）还包括高压气室（102）、炮管（103）和子弹（104），高压气室（102）连接炮管（103），子弹（104）设置在炮管（103）中。

4.根据权利要求1所述的原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置，其特征在于：所述围压加载装置包括环形可收缩耐腐蚀金属网（212）、试样夹持台（213）、用于收缩耐腐蚀金属网的伺服电动机（214）、丝杆支座（215），测试试样（107）设置在环形可收缩耐腐蚀金属网（212）内，环形可收缩耐腐蚀金属网（212）表面设有大量直径小于1mm的孔洞，用于收缩耐腐蚀金属网的伺服电动机（214）带动环形可收缩耐腐蚀金属网（212）外侧的齿轮转动，且齿轮是叩入环形可收缩耐腐蚀金属网（212）表面的孔洞内，齿轮转动从而带动环形可收缩耐腐蚀金属网（212）收紧，对测试试样（107）施加围压并达到预设值后锁定用于收缩耐腐蚀金属网的伺服电动机（214），使围压稳定保持在预设值，通过调节丝杆支座（215）的高度使入射杆（105）与透射杆（106）与测试试样（107）对中。

5.根据权利要求1所述的原位岩石海水腐蚀与动力扰动耦合加载测试装置，其特征在于：所述基于压力传感器的可控高频摆锤击打系统（3）从下至上依次是支柱底座（300）、丝杆支柱（301）、锤身（302）、锤头（303）、摆锤杆（304...

【专利技术属性】
技术研发人员：周韬，张旸旸，朱建波，谢和平，林煜淳，李睿，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：