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摘要：本发明提供一种基于三轴动静荷载耦合的岩体应力应变试验装置及方法，属于岩石力学试验设备领域，包括压力模块和数据监控模块，还包括用于模拟温度环境的温度控制模块和模拟渗压流变环境的渗压控制模块。压力模块用于基于岩体试样的应变速率对岩体试样施加预设荷载条件对应的压力；数据监控模块用于获取岩体试样在预设荷载条件下受到的应力以及应变数据；根据应力以及应变数据确定岩体试样在不同温度和渗流环境的预设荷载条件下对应的应力与应变之间的关系。本发明通过压力模块实现对岩体试样的静荷载、动荷载或动静组合荷载的加载，模拟岩体试样可能所处的不同自然受力环境，获取岩体试样在不同荷载条件下的应力与应变之间的关系。

主权项：1.一种基于三轴动静荷载耦合的岩体应力应变试验方法，采用基于三轴动静荷载耦合的岩体应力应变试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：压力模块和数据监控模块，所述压力模块与所述数据监控模块电连接；所述压力模块，用于基于岩体试样7的应变速率对所述岩体试样7施加预设荷载条件对应的压力；所述数据监控模块，用于获取所述岩体试样7在所述预设荷载条件下受到的应力以及应变数据；根据所述应力以及应变数据确定所述岩体试样7在所述预设荷载条件下的应力与应变之间的关系；其中，所述预设荷载条件包括所述岩体试样7在X轴、Y轴和Z轴方向上受到静荷载以及所述岩体试样7在X轴、Y轴和Z轴方向上受到动荷载中的一项或多项；所述压力模块包括分别用于对岩体试样7自X轴方向、Y轴方向和Z轴方向进行三向压力加载的X向直线驱动机构、Y向直线驱动机构和Z向直线驱动机构；所述X向直线驱动机构包括相对设置的X向加载端22和X向固定端21；所述Y向直线驱动机构包括相对设置的Y向加载端32和Y向固定端31；所述Z向直线驱动机构包括相对设置的Z向加载端42和Z向固定端41；所述X向加载端22和所述X向固定端21、所述Y向加载端32和所述Y向固定端31以及所述Z向加载端42和Z向固定端41分别在X向、Y向和Z向夹持所述岩体试样7；所述X向加载端22、所述Y向加载端32和所述Z向加载端42的端面与所述岩体试样7在对应方向的端面重合；所述X向固定端21、所述Y向固定端31和所述Z向固定端41的端面不小于所述岩体试样7在对应方向的端面；所述试验方法包括：基于岩体试样7的应变速率对所述岩体试样7施加预设荷载条件对应的压力；获取所述岩体试样7在所述预设荷载条件下受到的应力以及应变数据；根据所述应力以及应变数据确定所述岩体试样7在所述预设荷载条件下的应力与应变之间的关系；其中，所述预设荷载条件包括所述岩体试样7在X轴、Y轴和Z轴方向上受到静荷载以及所述岩体试样7在X轴、Y轴和Z轴方向上受到动荷载中的一项或多项；所述动荷载压力的种类包括正弦波、梯形波等事先确定的周期荷载，以及地震、风浪等自然事件引发的复杂荷载；在所述动荷载压力的种类为风浪的情况下：使用JONSWAP风浪谱模型生成风浪荷载，具体步骤包括：在Python代码中设定风浪荷载的波数、有效波高、波周期、峰值因子、时间向量以及计算得出波高数据，生成指定环境下的风浪荷载；调整时间向量，以指定生成的风浪荷载的持续时长；其中，风浪荷载的有效波高的计算过程如下：所述JONSWAP风浪谱模型为： ；式中，是频谱密度函数，表示每单位频率的波能量；是频率，是谱的峰值频率；是Phillips常数，与总波能量有关；是重力加速度；是峰形因子，表示能量集中在峰值频率处的程度； 是频谱宽度参数：对于；对于；采用零阶矩来转换频谱密度为波高的估算值：有效波高；使用瑞利分布或威布尔分布估算单个波高；通过确定分布的参数，进而估算给定概率下的波高值；在所述动荷载压力的种类为地震的情况下：从地震数据网站中下载得到初始地震波数据，在下载得到的初始地震波数据文件中提取包含三个方向的加速度、速度和位移数据的原始文件，对原始文件进行处理，将原始文件中的数据格式转换为EXCEL格式或Numpy数组格式，从中确定一组三个方向的加速度数据、速度数据或位移数据；对选取的一组三个方向的加速度数据、速度数据或位移数据进行滤波，分离出高频或低频的地震波信号，对地震波信号进行特征提取以获取地震波信号中特定频率成分；基于频率分离后的一组三个方向的加速度数据、速度数据或位移数据确定其他两项数据的变化波形；对得到的加速度波形、速度波形和位移波形检查数据一致性后，将其输入至对应方向的加载控制器，由加载控制器进行模拟。

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百度查询： 武汉大学 基于三轴动静荷载耦合的岩体应力应变试验装置及方法