[发明专利]测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置及方法，它包括：竖直方向恒压杆、刚性板、柔性垫、左侧预制钢板、右侧预制钢板、霍普金森压杆、水平方向恒压杆、霍普金森压杆控制器、水平方向恒压控制器、声发射探测头、限位板、土压力盒、位移传感器、试验台、竖直方向加载控制器、试验数据采集器、计算机主机与显示器。本发明通过对岩土体采用动加载和静加载结合的加载方式，可以更好的模拟组合岩土体层试样在实际环境下的受力、变形情况，为后续工程实践提供理论支持。

技术领域

本发明涉及一种岩土体的实验装置及实验方法，具体是一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置及实验方法。

背景技术

目前，随着经济的发展，基坑、边坡工程的数量持续增多，对基坑、边坡的安全性研究日益重视。针对基坑、边坡工程的室内模型实验都是相似性模拟实验，通过相似性，计算基坑、边坡在实际受到不同条件的动载和静载情况下的内部结构破坏位置、应力变化及位移变化信息。

传统研究基坑、边坡结构受载的装置主要是各式各样的静载装置，且应力加载面不能做到设置应力梯度，对于某些地质条件特殊、水平方向受力环境复杂或者地震活动较为强烈地区的基坑、边坡，不能做到更好的模拟岩土层的实际受力环境。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种对模拟岩土层采用动加载和静加载结合的方式、从而可更好的模拟岩土层在实际环境下的受力情况的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置。

本发明的另一目的是提供一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的方法。

按照本发明提供的技术方案，所述测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置，在试验台上固定有内外两块限位板，内外两块限位板均垂直于试验台的台面，且内外两块限位板呈平行设置，在内外两块限位板之间滑动安装有若干层左侧预制钢板与右侧预制钢板，左侧预制钢板垂直于试验台并垂直于限位板的台面，右侧预制钢板垂直于试验台并垂直于限位板的台面，同一层中的左侧预制钢板的宽度与右侧预制钢板的宽度相等，位于最上层的左侧预制钢板的上端面、右侧预制钢板的上端面与内外两块限位板的上端面平齐，在左侧预制钢板左侧的试验台上固定有霍普金森压杆控制器，在霍普金森压杆控制器上安装有数量与预制钢板层数相同的霍普金森压杆，每根霍普金森压杆的右端部均对准与其对应的左侧预制钢板的左侧壁几何中心进行固定，在右侧预制钢板右侧的试验台上固定有水平方向恒压控制器，在水平方向恒压控制器上安装有数量与预制钢板层数相同的水平方向恒压杆，每根水平方向恒压杆的左端部均对准与其对应的右侧预制钢板的右侧壁几何中心进行固定，在右侧预制钢板的右侧壁上固定有声发射探测头；

由左侧预制钢板、右侧预制钢板与内外两块限位板构成岩土层的填充空间，在填充空间内放置待测的岩土层，岩土层的上表面与左侧预制钢板、右侧预制钢板的上端面平齐，岩土层的下表面与左侧预制钢板、右侧预制钢板的下端面平齐，在岩土层内埋设位移传感器与土压力盒；

在最上层填充空间的上方设有竖直方向加载控制器，在竖直方向加载控制器上安装有若干竖直方向恒压杆，竖直方向恒压杆的下端部固定有刚性板，在刚性板的下表面固定有柔性垫；

还包括试验数据采集器、计算机主机与显示器；声发射探测头、位移传感器、土压力盒均与试验数据采集器相连，试验数据采集器、霍普金森压杆控制器、水平方向恒压控制器以及竖直方向加载控制器均与计算机主机连接，计算机主机与显示器连接。

作为优选，所述位移传感器与土压力盒均设置在岩土层内层厚中部位置并对应于水平方向恒压杆的左端部与霍普金森压杆的右端部之间位置，位移传感器与土压力盒之间间隔一段距离。

作为优选，在右侧预制钢板的右侧壁上并沿水平方向恒压杆为中心均设3个声发射探测头。

作为优选，所述岩土层的填充空间为长方体型。