[发明专利]一种基于双振动台的岩石结构面动态摩擦系统

说明书

本发明涉及一种基于双振动台的岩石结构面动态摩擦系统，其中，传动杆(21)左端通过管架(60)固定在第一振动台(23)上，右端通过拉压力传感器(31)与中间试块(52)连接；中间试块(52)的上下分别设置上试块(51)和下试块(53)，上试块(51)和下试块(53)分别通过下试块固定槽(12)和上试块固定槽(11)直接或间接固定在第二振动台(24)上；插有声发射探头(34)的声发射盖板(13)安放至上试块(51)的上方，千斤顶(22)固定在框架(14)的顶端，向下推移顶紧声发射盖板(13)；位移传感器(32)的自由端预压顶紧中间试块(52)的中心位置；加速度传感器(33)安放在传动杆(21)上。本发明能改变试验环境，真实还原度高、适应性强。

技术领域

本发明涉及结构面摩擦实验设备领域，尤其涉及一种基于双振动 台的岩石结构面动态摩擦系统。

背景技术

岩体结构面是岩体内存在的原生的层理、层面及以后在地质作用 中形成的断层、节理、劈理、层间错动面等各种类型的地质界面，软 弱结构面是指充填有一定厚度软弱物质的结构面。岩石结构面或软弱 结构面的稳定性直接影响着设施的安全，如，地震、隧洞围岩和衬砌 的摩擦、因断层或软弱结构面的滑移等导致大坝谷幅变形等情况，因 此岩石结构面或软弱结构面的摩擦特性研究越来越受到重视。

目前，基于振动台的动态摩擦测量实验装置主要是振动台滑块试 验模型。该振动台滑块试验模型主要依托于单个振动台，采用双试块 系统进行试验。将表面积较大的岩石试样置于底部并固定在振动台上， 振动台在激励器下受迫振动，底部试块通过试块座固定在振动台上， 上部试块直接放置在底部试块上面且能够在摩擦力的驱使下自由滑 动，上部试块表面积小于底部试块，以保证摩擦过程中接触面积始终 等于上部自由滑动的试块的表面积。上部试块产生滑动的过程中，可 以通过测量传感器测试其加速度，而位移，速度等是通过积分形式间 接获得。

此种振动台滑块试验模型的缺点是：试验试块为自由振动，无法 控制其状态；无法施加法向应力，与真实地质情况下的高地应力情况 不符；通过测量加速度间接得到位移，速度等，容易产生误差积累， 使得获得的测量数据不准确。

发明内容

为了克服现有技术存在的无法控制试块的状态且测量数据不准 确的技术问题，本发明提供一种基于双振动台的岩石结构面动态摩擦 系统，通过本发明能够很好的控制试块，且获得的测量数据更为准确。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种基于双振动台的岩石结构面动态摩擦系统，其包 括：

上试块固定槽、下试块固定槽、声发射盖板、框架、支撑架、传 动杆、千斤顶、第一振动台、第二振动台、拉压力传感器、位移传感 器、加速度传感器、声发射探头、上试块、中间试块、下试块和管架；

第一振动台和第二振动台分开独立设置；

传动杆的左端通过管架固定在第一振动台上，其右端通过拉压力 传感器与中间试块连接；拉压力传感器的信号输出端通过导线连接数 据采集卡NI的第一输入端；

中间试块的上下分别设置上试块和下试块，下试块通过下试块固 定槽固定在第二振动台上；上试块的上半部分通过上试块固定槽固定； 上试块固定槽与框架连接，并通过连接支撑架与第二振动台连接；

加速度传感器安放在传动杆上，并通过导线与数据处理服务器第 一端口相连；

位移传感器固定在支撑架上，且其自由端穿过支撑架并预压顶紧 中间试块的中心位置，并通过导线与NI的第二输入端连接；

声发射盖板安放至上试块的上方，千斤顶固定在框架的顶端，向 下推移顶紧声发射盖板的中心位置，对上试块施加法向压力；声发射 探头插在声发射盖板的预置孔中，并通过导线与数据处理服务器第二 端口相连；

数据处理服务器第三端口连接NI的输出端。