[发明专利]一种动静组合加载的试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：试验装置具有爆炸动荷载加载机构和三向静荷载加载机构；所述的三向静荷载加载机构具有底座；所述底座的正上方设置有静载承载环；所述的静载承载环通过下支撑柱支撑在所述的底座上；所述的静载承载环内设置有两个对称设置的X向千斤顶和两个对称设置的Y向千斤顶；两个所述的X向千斤顶和两个所述的Y向千斤顶位于同一个平面内且互相垂直；所述的X向千斤顶、Y向千斤顶的底部固定在静载承载环的内壁面上，X向千斤顶、Y向千斤顶的头部均与静载加载板连接；所述的静载加载板顶紧在试件上，所述的X、Y向千斤顶形成对试件进行X、Y方向的静载荷加载；所述试件的底部由Z向定位板支撑，所述的Z向定位板连接在Z向千斤顶上，所述的Z向千斤顶固定在底座上；所述试件的顶部顶在动载传力活塞的一端，所述的动载传力活塞的侧面限位顶在动载腔底板上，所述的动载腔底板通过上支撑柱和上支撑柱法兰连接在所述的静载承载环上；所述的Z向千斤顶与底座、下支撑柱、静载承载环、上支撑柱、动载腔底板、动载传力活塞共同构成一个Z向加载反力体系，对试件进行Z方向的静载荷加载；所述的X、Y向千斤顶与Z向加载反力体系共同形成用以对试件进行三向加载的静载荷加载机构；所述的动载传力活塞的另一端与位于动载腔筒体内的动载腔传力板相连接；所述的动载腔筒体为两端开口的筒体结构；所述动载腔筒体的下端由动载腔底板封闭；所述的动载腔底板通过上支撑柱支撑在所述静载承载环的上端面；所述的动载腔筒体内设置有爆炸源；所述的爆炸源通过爆炸源引火线悬挂在动载腔传力板的正上方；所述动载腔筒体的上端与动载腔上盖连接；所述的动载腔上盖、动载腔底板与动载腔筒体共同形成一爆炸腔，爆炸腔内充填介质，介质中的爆炸作用通过动载腔传力板和动载传力活塞的传递，最终加载在试件上，形成试件的爆炸动荷载。

2.如权利要求1所述的一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：所述静载加载板连接在X、Y向千斤顶的前端，X、Y向千斤顶出力后，端部通过静载加载板顶紧在试件侧面，所述的X、Y向千斤顶底部均布固定在静载承载环上，静载承载环、千斤顶、静载加载板和试件构成X、Y向的静荷载加载体系。

3.如权利要求1所述的一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：所述Z向千斤顶的顶端与Z向定位板连接，所述Z向定位板托顶试件底部，所述的Z向千斤顶底部固定在底座上，所述底座依次与下支撑柱、静载承载环、上支撑柱、动载腔底板、动载传力活塞连接，所述的动载传力活塞向下顶在试件顶部；Z向千斤顶出力后，与Z向定位板、试件以及底座、下支撑柱、静载承载环、上支撑柱、动载腔底板、动载传力活塞等共同构成Z向的静荷载加载体系。

4.如权利要求1所述的一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：对应所述的试件设置有用以对其进行支撑的Z向定位板；所述的Z向定位板有用以对其进行限位的导向杆；所述的导向杆为均匀分布的多根，所述导向杆的一端与Z向定位板连接，另一端与固定在底座上的导向杆支架连接，避免Z向定位板在Z向千斤顶顶升过程中可能发生的转动对试件受力状态的影响。

5.如权利要求1所述的一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：所述的动载腔传力板与动载传力活塞连接，动载腔传力板在爆炸腔内受到爆炸荷载作用，通过动载传力活塞将爆炸荷载加载到试件上；动载腔底板与动载腔传力板之间具有间隙，间隙中填充软材料。

6.如权利要求1所述的一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：所述的上支撑柱为沿圆周均布的多根，所述上支撑柱上端与动载腔底板固联，所述上支撑柱下端与静载承载环通过法兰形成可拆卸连接。

7.如权利要求1所述的一种动静组合加载的试验装置，其特征在于：所述的底座通过地脚螺栓锚固在地面上，防止装置在试验过程中移动、倾覆。

8.利用权利要求1-7任一所述一种动静组合加载的试验装置进行试验的方法为：

①整理试验现场，检查装置组件并确认各组件能否在工作状态，做好试验准备工作，准备试验材料，使用试件模具制作试件；

②从上支撑柱法兰连接处将装置分成两部分；对于下半部分，将试件放置在Z向定位板上，试件基本在X、Y向千斤顶端部静载加载板之间；对于上半部分，在动载腔底板与动载腔传力板之间的间隙中设置软材料填充，然后在爆炸腔内填充模拟岩土介质材料，如果是空气中爆炸的试验情况则不需要填充介质；上、下两半部分的介质填充和试件放置完成后，再将两部分连接起来；

③启动Z向千斤顶，顶起试件上移，直至试件上端与动载传力活塞端部接触，然后继续上顶，进行预加载，通过Z向千斤顶油压控制加载范围；

④分别启动X、Y向千斤顶，直至对应的静载加载板与试件侧面接触，继续加压，进行预加载，通过X、Y向千斤顶油压控制加载范围；

⑤根据实验要求启动X、Y、Z向千斤顶，对试件进行三向静载加载，到位后稳压，等待爆炸实验；如果不等待爆炸实验，则可实现三向加载实验的状态；

⑥根据设计计算爆炸参数，在爆炸腔内充填的介质中钻孔装药，或者在空爆情况下直接装药，做好安全措施，按照爆炸规程进行实验。这样，爆炸加载与三向加载共同作用，实现了对试件的动、静组合加载；

⑦爆炸实验结束后确保安全，退回静载系统，观察实验现象；

⑧再上支撑柱处拆解试验装置，重新准备试件和介质材料，准备下次实验。