[发明专利]一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置，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，冲头设置于气炮的弹膛内，套筒内用于容置试样和水体，入射杆和透射杆均部分伸入套筒内，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平台上，第一组应变片和第二组应变片与超动态应变仪电连接；本发明还提供一种利用上述装置对临近水体岩石的层裂强度进行测试的方法，通过对水体施加压力，从而以水体向试样施加轴压，模拟研究真实情况下邻近水体的岩石层裂情况，使得测试结果更加符合实际，最大强度地还原了目标的所处环境，测量结果精确可靠。

技术领域

本发明涉及层裂强度测试技术领域，特别是涉及一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法。

背景技术

霍普金森杆装置的原型由霍普金森(Hopkinson)于1914年提出，按有无透射杆划分，分为自由式霍普金森压杆和分离式霍普金森压杆，对于材料动态力学性能的测试主要利用分离式霍普金森压杆。

现有的层裂强度测试装置大致分为两类，一类不带围压和轴压提供设备的测试装置，另一类就是提供围压的测试装置。这两类装置都是将试件直接与透射杆相连。

然而，越来越多的工程施工过程中，会遇到输水隧道、含水带等邻近水体情况。在不知道邻近水体岩石的层裂强度的前提下进行施工，很可能会因为施工扰动破坏邻近水体岩石，而导致水体涌出影响施工、威胁工作人员的生命安全，故获得邻近水体岩石的层裂强度对于保障施工的正常进行和施工人员的安全是至关重要的，而目前尚没有用于测量邻近水体岩石的层裂强度的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过模拟岩石邻近水体情况得到邻近水体岩石的层裂强度从而指导施工。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置，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所述试样的一端，所述套筒内用于容置试样和水体，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。

优选地，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。

优选地，所述连接杆为两个。

优选地，所述透射杆异于所述轴压提供装置的一端设置有橡胶垫。

优选地，所述橡胶垫的直径较所述套筒的内径大0.5～1mm。

优选地，所述第一组应变片和第二组应变片靠近所述入射杆。

优选地，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。

优选地，所述入射杆和透射杆的材料为40Cr合金钢。

本发明还提供一种利用上述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，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；