[发明专利]蠕变冲击耦合加载装置

说明书

本发明属于岩土工程领域，具体地，涉及一种蠕变冲击耦合加载装置。主要包括落环、导轨、连杆、锤杆、摆锤、电液伺服作动器、电液伺服作动器压头和钢柱，其特征在于：所述的电液伺服作动器设置在装置的底部；电液伺服作动器压头与下圆盘连接，压头可伸缩，施加轴向压力；圆盘上部的钢柱是固定不动的。所述的落环两侧对称设有两个孔洞，使其能在导轨上自由下落；其外径小于上部圆盘直径保证圆环能完全落在圆盘上；导轨可拆卸，以更换不同大小的落环。所述的摆锤，其形状采用半球与圆柱相结合的形式，半球一侧靠近试件，圆柱一侧与锤杆的一端连在一起，可拆卸，以更换不同大小的摆锤；锤杆另一端固接一个圆环，圆环套在带卡槽的连杆上，锤杆借助圆环使摆锤能够前后摆动。本发明能够实现岩石蠕变过程中冲击荷载的施加。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别地涉及一种蠕变冲击耦合加载装置。

背景技术

岩石不仅会发生弹性变形和塑性变形，还具有流变的性质，蠕变就是流变的一种，指变形在应力不变的情况下随时间的增加而增大的现象。作为岩石力学的基本特性之一，岩石蠕变对实际工程的长期稳定性以及安全性都具有显著地影响，岩体工程的失稳破坏与时间关系密切早已被大量的工程实例与试验研究所证明，因此，在实际工程进行之前对当地的岩石进行蠕变试验已必不可少。

目前国内外对岩石蠕变性能的研究往往忽略蠕变与其他因素的交互作用，这显然与实际情况相差较大，冲击荷载便是影响岩石蠕变的重要因素之一。冲击荷载是指以极快的速度在极短的时间内作用在物体上的荷载，比如开挖隧道时常用的爆破法就会产生巨大的冲击荷载，将会影响岩体的蠕变速率和变形，因此有必要研究在冲击荷载的作用下岩石的蠕变性能。

然而，现有的蠕变试验机大多数在自动施加试验力时无法施加冲击荷载，直接限制了岩石在冲击荷载作用下的蠕变性能研究。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种蠕变冲击耦合加载装置。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

蠕变冲击耦合加载装置，包括落环、导轨、连杆、锤杆、摆锤、电液伺服作动器、电液伺服作动器压头、钢柱、上圆盘、下圆盘、刚性框架。其特征在于：所述的电液伺服作动器设置在装置的底部；电液伺服作动器压头与下圆盘连接，压头可伸缩，施加向上的轴向压力；上圆盘上部的钢柱是固定不动的。所述的落环两侧对称设有两个孔洞，使其能在导轨上自由下落；其外径小于上圆盘直径保证圆环能完全落在上圆盘上，以便计算施加的竖向冲击荷载大小；导轨可拆卸，以更换不同大小的落环。所述的摆锤，其形状采用半球与圆柱相结合的形式，半球一侧靠近试件，圆柱一侧与锤杆的一端连在一起，可拆卸，以更换不同大小的摆锤；锤杆另一端固接一个圆环，圆环套在带卡槽的连杆上，锤杆借助圆环使摆锤能够前后摆动。

本发明通过电液伺服作动器施加恒定的轴向压力，轴向压力通过试件下部的下圆盘作用于试件上，使试件发生蠕变；通过落环在导轨上自由下落撞击上圆盘施加轴向冲击荷载，调整落环在导轨上的高度及落环质量来控制轴向冲击荷载的大小；通过摆锤前后的摆动撞击试件施加侧向冲击荷载，通过选择摆锤的质量及摆锤摆动时的初始高度来控制侧向冲击荷载的大小；采用电阻应变片法或变形传感器测量试件的应变或变形。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本装置能够实现冲击荷载与蠕变的相互影响，落锤和摆锤的综合利用，使该装置既能施加轴向冲击荷载，又可施加侧向冲击荷载，与实际更为贴切。

2、试件在轴向压缩发生蠕变的过程中，荷载由装置底部的电液伺服作动器施加，与将电液伺服作动器设置在试件上部的常规蠕变加载装置相比，本装置在施加冲击荷载时，不会因为落环坠落后砸到圆盘上，导致电液伺服作动器与连接装置暂时脱离，而停止施压，可以达到持续加载的目的，使冲击荷载与蠕变的相互影响始终存在。

3、落环与传统施加冲击荷载时所用的落球相比，更能均布施载，防止试件由于受力不均匀而提早破坏。