申请/专利权人：深圳大学

申请日：2019-08-01

公开（公告）日：2023-11-10

公开（公告）号：CN110441172B

主分类号：G01N3/317

分类号：G01N3/317;G01N3/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.10#授权;2019.12.06#实质审查的生效;2019.11.12#公开

摘要：本发明提供了一种渗透压和静压耦合电磁加载三轴SHPB装置和测试方法，一种渗透压和静压耦合电磁加载三轴SHPB装置包括电磁脉冲发射系统、轴压伺服控制加载系统、围压伺服控制加载系统、渗透压加载系统、杆件系统和数据监测与采集系统。本发明基于传统的一维SHPB，创新性的对原有设备进行改进，引入渗透压实时加载和控制系统，解决了现有动力学试验装置无法开展接近深部岩体真实环境的高渗透水压、静压以及动态扰动耦合作用下的岩体动力学响应研究的技术难题。

主权项：1.一种渗透压和静力耦合电磁加载三轴SHPB装置，其特征在于：其包括支撑平台1、左侧轴压加载固定挡板2、左侧轴压加载油缸3、左侧轴压加载活塞4、左侧电磁脉冲激发腔5、左侧电磁脉冲激发腔支座6、连杆7、左侧应力波加载杆8、应力波加载杆支座9、电阻应变片10、右侧轴压加载固定挡板11、右侧轴压加载油缸12、右侧轴压加载活塞13、右侧电磁脉冲激发腔14、右侧电磁脉冲激发腔支座15、右侧应力波加载杆16、围压加载缸围挡17、围压加载缸18、连接螺杆19、围压加载进油口20、围压加载排气口21、围压加载排气口密封塞22、围压油表23、左侧渗透压管道24、右侧渗透压管道25、测试试样26及橡胶套27；装置以测试试样26为中心，呈左右对称形式布置，其中左侧轴压加载固定挡板2和右侧轴压加载固定挡板11分别固定于支撑平台1的左右两端，左侧轴压加载固定挡板2和右侧轴压加载固定挡板11中心和四周分别设置中心安装孔和四周安装孔，左侧轴压加载油缸3和右侧轴压加载油缸12分别穿过左侧轴压加载固定挡板2和右侧轴压加载固定挡板11的中心安装孔，并与之焊接形成整体结构，此外，左侧轴压加载固定挡板2和右侧轴压加载固定挡板11通过连杆7穿过其四周安装孔而将二者连接成整体并进而与支撑平台1构成一整体框架系统；左侧电磁脉冲激发腔5由左侧电磁脉冲激发腔支座6支撑并安置在支撑平台1上，其中左侧电磁脉冲激发腔5的左端部与左侧轴压加载活塞4自由贴合接触，用于将左侧轴压加载油缸3提供的静态轴压通过左侧轴压加载活塞4传递至左侧电磁脉冲激发腔5；左侧应力波加载杆8由应力波加载杆支座9支撑并安置在支撑平台1上，其中左侧应力波加载杆8的左端部与左侧电磁脉冲激发腔5的右端面自由贴合接触，一方面用于将传递至左侧电磁脉冲激发腔5的静态轴压进一步传递至左侧应力波加载杆8并最终作用于测试试样26，另一方面用于将左侧电磁脉冲激发腔5产生的入射应力波输入至左侧应力波加载杆8并沿其轴线方向传播直至给测试试样26施加从左至右的动态荷载；同理，右侧电磁脉冲激发腔14由右侧电磁脉冲激发腔支座15支撑并安置在支撑平台1上，其中右侧电磁脉冲激发腔14的右端部与右侧轴压加载活塞13自由贴合接触，用于将右侧轴压加载油缸12提供的静态轴压通过右侧轴压加载活塞13传递至右侧电磁脉冲激发腔14；右侧应力波加载杆16由应力波加载杆支座9支撑并安置在支撑平台1上，其中右侧应力波加载杆16的右端部与右侧电磁脉冲激发腔14的左端面自由贴合接触，一方面用于将传递至右侧电磁脉冲激发腔14的静态轴压进一步传递至右侧应力波加载杆16并最终作用于测试试样26，另一方面用于将右侧电磁脉冲激发腔14产生的入射应力波输入至右侧应力波加载杆16并沿其轴线方向传播直至给测试试样26施加从右至左的动态荷载；左侧应力波加载杆8和右侧应力波加载杆16上设置电阻应变片10；围压加载缸围挡17、围压加载缸18、连接螺杆19、围压加载进油口20、围压加载排气口21、围压加载排气口密封塞22以及围压油表23构成围压加载装置，其中围压加载缸围挡17的中心和四周分别设置有中心安装孔和四周安装孔，用于分别将左侧应力波加载杆8和右侧应力波加载杆16穿过中心安装孔伸入围压加载缸18的内部与测试试样26接触，连接螺杆19通过围压加载缸围挡四周安装孔将围压加载缸围挡17和围压加载缸18连接为一整体结构并安置在支撑平台1上，此外，围压加载缸围挡17的右侧围挡中心安装孔下部和上部分别设有围压加载进油口20和围压加载排气口21，通过围压加载进油口20和围压加载排气口21将围压伺服控制加载系统构成连通回路，用于将液压油泵入围压加载缸18对包裹在橡胶套27中的测试试样26施加环向静态围压，围压加载排气口21外侧配有围压加载排气口密封塞22用于在围压加载缸内部空气排尽后对其进行密封；渗透压加载装置包括左侧渗透压管道24和右侧渗透压管道25，其中左侧渗透压管道24和右侧渗透压管道25的孔径和长度均相同，二者分别内置于左侧应力波加载杆8的右端部和右侧应力波加载杆16的左端部，并与测试试样加载端面直接接触，渗透压施加时，通过从左侧渗透压管道24注入具有设定压力的渗透液，渗透液在渗透压的驱动下通过测试试样26的内部连通的孔网通道从右侧渗透压管道25排出，并维持渗透压恒定在设定值。

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