(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210566315.7 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232001 安徽省淮南市泰丰大街168号 (72)发明人 齐潮　史文豹　常聚才　殷志强　 李传明　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 李宁 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/313(2006.01) (54)发明名称 一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试 验装置及方法 (57)摘要 本发明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。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114910345 A 2022.08.16 CN 114910345 A 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， 每排中的各个所述支撑杆横向均布。 6.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。 7.根据权利要求6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： 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 。 8.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 述试件的两个侧端面上还设置有方铁 板。 9.一种二维梯度应力下岩体受动载冲击的试验试验方法， 应用权利要求1 ‑8任一项所 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， 包括以下步骤： 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； 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权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114910345 A 2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； 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； 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； 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114910345 A 3