[发明专利]基于分离式霍普金森压杆的水压致裂实验装置和实验方法

权利要求书

1.一种基于分离式霍普金森压杆的水压致裂实验装置，其特征在于：包括分离式霍普金森压杆、动态冲击致裂装置和筒状围压缸；

所述分离式霍普金森压杆包括：发射装置、入射杆和透射杆，所述入射杆和所述透射杆各设有一个应变片；

所述动态冲击致裂装置安装在入射杆和透射杆的连接处，动态冲击致裂装置中用于放置试样；

所述动态冲击致裂装置套设与筒状围压缸套内，所述筒状围压缸通过油管与油缸连通。

2.根据权利要求1所述的水压致裂实验装置，其特征在于：所述动态冲击致裂装置中放置的试样为环形圆盘试样，所述环形圆盘试样中间装入可传递压力的物质用于动态冲击致裂，环形圆盘试样表面套设套管。

3.根据权利要求1所述的水压致裂实验装置，其特征在于：所述动态冲击致裂装置包括：第一导管、第二导管、第一延伸管、第二延伸管和堵头；

所述第一导管的一端与试样中的可传递压力的物质抵接，第一导管的另一端与入射杆抵接；所述第二导管的一端与试样中可传递压力的物质抵接，第二导管的另一端与所述透射杆抵接；

所述第一导管和第二导管分别插入第一延伸管和第二延伸管内；第一延伸管远离入射杆的一端与试样抵接，第二延伸管远离透射杆的一端与试样抵接；第一延伸管上开设置堵头。

4.根据权利要求3所述的水压致裂实验装置，其特征在于：第一延伸管和第二延伸管内壁开设有环形凹槽，凹槽内设有密封圈。

5.根据权利要求3所述的水压致裂实验装置，其特征在于：所述筒状围压缸包括：围压腔和膜；筒状围压缸内部为围压腔，所述膜套设并施加围压于第一延伸管、第二延伸管和试样的表面，试样表面的套管还防止试样冲剪破坏将膜弄破；筒状围压缸的顶部开设有注油孔，底部开设有排气孔，通过注油孔向围压腔内注油加压。

6.根据权利要求5所述的水压致裂实验装置，其特征在于：所述动态冲击致裂装置和筒状围压缸两端通过两个圆形钢板和四个螺杆连接固定，所述圆形钢板上有四个螺纹槽，所述螺杆连接在所述圆形钢板上。

7.根据权利要求6所述的水压致裂实验装置，其特征在于：所述第一导管、第二导管、入射杆和透射杆的轴线重合。

8.根据权利要求7所述的水压致裂实验装置，其特征在于，所述可传递压力的物质包括：牙膏、液压油、橡皮泥的其中一种。

9.根据权利要求8所述的水压致裂实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，装配分离式霍普金森压杆、动态冲击致裂装置和筒状围压缸；

步骤2，将环形圆盘试样放置于动态冲击致裂装置内，通过第一导管和第二导管将可传递压力的物质捅入试样内部，调整第一导管、第二导管、入射杆和透射杆的位置，使其轴线重合；

步骤3，向筒状围压缸内注入液压油并加压至预定值；

步骤4，通过所述分离式霍普金森压杆对试样进行动态加载；

步骤5，通过第一应变片和第二应变片获取对应的入射波、反射波和透射波；

步骤6，根据应力-时间曲线获取对应条件下的加载率。

10.根据权利要求9所述的实验方法，其特征在于，施加不同的油压预定值可模拟水压致裂装置中封隔段的不同埋置深度，不同加载率可模拟封隔段内不同大小的水压。