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原文传递一种多场耦合动态加载岩石力学实验装置及应用方法

专利名称：	一种多场耦合动态加载岩石力学实验装置及应用方法
摘要：	本发明公开了一种多场耦合动态加载岩石力学实验装置及应用方法，岩石试样置于动态加载实验装置的压力室中，溶液存储室将一定浓度溶液通过导管分别注入岩石试样的顶、底部，对岩石试样施加顶部渗压和底部渗压；通过加热炉对压力室内岩石试样及周围溶液进行温度调节和控制；维持渗压、温度以及溶液浓度稳定后，进行动态冲击加载试验。本发明通过控制岩石试样底部和顶部的溶液渗压差实现溶液渗流，通过加热炉控制压力室内岩石试样和周围溶液的温度；实现不同温度、不同渗压、不同加载率、不同溶质及溶液浓度下岩石多场耦合动态加载试验，对定量研究岩体受地下水、化学腐蚀、地热以及冲击载荷单独或共同作用的强度特征及失稳机理具有重要参考价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南理工大学
发明人：	龚爽;王文;孟祥燕
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910391801.8
公开号：	CN110018064A
分类号：	G01N3/30(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	454003 河南省焦作市高新区世纪路2001号
主权项：	1.一种多场耦合动态加载岩石力学实验装置，其特征在于：所述多场耦合动态加载岩石力学实验装置包括：岩石试样、压力室、加热炉、气室、冲头、发射腔、入射杆、应变片、透射杆、吸收杆、导管、阀门、溶液存储室、测速系统、声发射传感器、声发射信号线、端子、BNC转接头、前置放大器、数据采集系统、热电偶、调节滑道、定位螺柱、找平螺栓、可调保温仓门、热电偶插入孔、加热腔、高强度透明石英筒，所述岩石试样装卡到所述压力室内，所述溶液存储室将一定浓度溶液通过所述导管分别注入岩石试样的顶、底部，对岩石试样施加顶部渗压和底部渗压；所述加热炉放置入射杆和透射杆中间，所述压力室置于加热炉中的加热腔内，加热腔外包裹有高强度透明石英筒，加热炉下部支架设置四个找平螺栓，通过所述加热炉对所述压力室内的所述岩石试样及周围溶液进行温度调节和控制；冲头在气室中加压由发射腔发射，冲头发射速度由测速系统监测记录，冲头发射后撞击入射杆产生应力波，入射杆撞击试样将应力波传播至透射杆中，透射杆尾部与吸收杆连接，数据采集系统与两个应变片连接，两个应变片分别布设于入射杆和透射杆中部；所述BNC转接头两端分别与端子及前置放大器连接，端子通过声发射信号线与声发射传感器连接。 2.根据权利要求1所述的多场耦合动态加载岩石力学实验装置，其特征在于：所述数据采集系统两端通过应变片分别与入射杆和透射杆连接。 3.根据权利要求1所述的多场耦合动态加载岩石力学实验装置，其特征在于：所述溶液存储室设有溶液浓度检测计，通过选取所需溶质和溶液浓度，实现岩样不同溶质和不同浓度溶液的渗流。 4.一种多场耦合动态加载岩石力学实验装置应用方法，其特征在于，采用如权利要求1至3任一项所述的多场耦合动态加载岩石力学实验装置，包括如下步骤： a、将岩石试样装卡到压力室内，打开阀门后从溶液存储室中将一定浓度溶液通过导管分别注入岩石试样的顶、底部，对岩石试样施加顶部渗压和底部渗压，所施底部渗压大于顶部渗压，两者渗压差为试验所需渗压值； b、将加热炉与入射杆和透射杆连接，将可调保温仓门沿调节滑道向上提起，用定位螺柱固定； c、将包裹岩石试样的压力室放入加热炉的加热腔的中部，调节入射杆和透射杆的位置，使其与岩石试样的端部初步对齐，然后通过调节加热炉下部支架上的四个找平螺栓，达到岩石试样与入射杆和透射杆的精确对齐； d、松开定位螺柱，放下可调保温仓门，使其口部尽可能接近入射杆、透射杆的顶部，但又不影响两个杆的来回自由移动，标记出此时可调保温仓门的高度，退出入射杆和透射杆，关闭可调保温仓门，通过热电偶插入孔插入热电偶，同时打开SHPB动态加载装置上的数据采集系统，以采集入射杆和透射杆中的应力波信号； e、岩石试样在加热炉中进行加热，热电偶进行压力室内的温度测量，使得压力室内的温度达到所需试验温度，试验温度范围一般取40℃到200℃之间； f、维持渗压、温度以及溶液浓度稳定后，从气室中发射冲头，对入射杆和岩石试样进行动态冲击，通过入射杆和透射杆上的应变片对岩石试样的变形及应力波变化情况进行记录，并将数据存储到数据采集系统中，同时声发射传感器即开始监测记录岩石试样在动态加载破坏时的声发射信号，采集到的声发射信号通过声发射信号线传输至端子、BNC转接头和前置放大器中，最终实现岩石试样在动态冲击加载条件下的温度场-声发射-渗压场的多场多参数监测记录。
所属类别：	发明专利