[发明专利]一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法

权利要求书

1.一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：包括平台、气炮、冲头、第一组应变片、第二组应变片以及依次同轴设置的入射杆、套筒、透射杆和轴压提供装置，所述冲头设置于所述气炮的弹膛内，所述弹膛正对所述入射杆异于试样的一端，所述套筒内用于容置试样和水体，所述试样和所述水体均呈圆柱状，所述试样靠近所述入射杆，所述水体靠近所述透射杆，所述水体正对所述试样且所述水体与所述试样的横截面积相等，所述入射杆和透射杆均部分伸入所述套筒内，所述第一组应变片和所述第二组应变片用于轴向间隔设置于所述试样的侧壁上，所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置均通过底托固定在所述平台上，所述第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接；所述第一组应变片和第二组应变片靠近所述入射杆，所述轴压提供装置通过所述透射杆为所述水体提供压力。

2.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：所述入射杆异于所述套筒的一侧设置有连接板，所述连接板与所述轴压提供装置通过若干个连接杆连接。

3.根据权利要求2所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：所述连接杆为两个。

4.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：所述透射杆异于所述轴压提供装置的一端设置有橡胶垫。

5.根据权利要求4所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：所述橡胶垫的直径较所述套筒的内径大0.5～1mm。

6.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：所述套筒的材质为钢化玻璃、防弹玻璃或其它高强度的透明材料。

7.根据权利要求1所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置，其特征在于：所述入射杆和透射杆的材料为40Cr合金钢。

8.一种采用如权利要求1-7任意一项所述的邻近水体岩石层裂强度的测试装置对邻近水体岩石层裂强度进行测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、按照设计的尺寸将临近水体岩石加工成圆柱形试样，并测得试样的密度ρ，在试样的一端侧壁上贴上第一组应变片和第二组应变片并测得两组应变片的间距；

步骤二、在所述试样的端部以及所述入射杆的端部涂抹润滑脂；

步骤三、将所述试样置于所述套筒内，使得所述试样表面紧贴所述套筒内壁；

步骤四、将所述入射杆与所述试样靠近所述第一组应变片及第二组应变片的一端相连，并将入射杆推进套筒内，且所述入射杆在所述套筒内的长度至少为5cm；

步骤五、向所述套筒内注入一定量的水，形成水体；

步骤六、将橡胶垫与所述透射杆一端相连，并将所述橡胶垫置于所述套筒内，使所述橡胶垫与所述水体紧密贴合；

步骤七、将所述气炮、弹膛、入射杆、透射杆和轴压提供装置通过所述底托均固定在所述平台上，根据需要使所述轴压提供装置对所述水体施加设定的轴压值，同时使一高速摄影仪或激光干涉仪正对所述试样；

步骤八、开启所述超动态应变仪，通过所述气炮将所述冲头以设定的速度发射，所述冲头撞击所述入射杆，通过所述超动态应变仪分别记录并存取所述冲头撞击所述入射杆所产生入射应力波的波前到达所述第一组应变片和第二组应变片的时间点，得到所述入射应力波的波前到达所述第二组应变片与到达所述第一组应变片的时间差Δt；通过公式C＝δ/Δt计算得出试样内应力波的传播速度C，δ表示第一组应变片与第二组应变片之间的间距；通过所述高速摄影仪或激光干涉仪测得所述套筒内层裂块的脱落速度V；然后将所得试样的密度ρ、试样内应力波的传播速度C及套筒内层裂块的脱落速度V代入公式б_t＝ρVC中，即可得到在设定轴压下的试样的层裂强度б_t。