(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210441023.0 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 湖南工程学院 地址 411101 湖南省湘潭市福星东路8 8号 (72)发明人 刘杰　江港元　王军　梁桥　 李盛南　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 张换君 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/08(2006.01) G01N 3/58(2006.01) (54)发明名称 一种脉冲激光弱化-诱导滚刀破岩试验平台 及其测试方法 (57)摘要 本发明公开一种脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破 岩试验平台及其测试方法， 该试验平台包括岩石 料仓系统、 刀架系统、 应变记录系统及激光发生 器系统。 岩石料仓系统包括岩样支撑框架， 岩样 支撑框架上安装有施压组件； 刀架系统包括滚刀 支撑框架， 滚刀支撑框架可拆卸连接在岩样支撑 框架上， 滚刀支撑框架上滑动连接有刀架， 刀架 上转动连接有滚刀， 刀架上安装有驱动件； 应变 记录系统安装在刀架上； 激光发生器系统包括激 光发生器， 激光发生器安装在刀架上。 本发明装 置简单， 可完成试验单独滚刀作用及激光和滚刀 耦合作用下数据的收集， 有助于利用激光良好方 向性制造岩体初始孔洞诱导硬岩破碎的相关技 术的研究。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114813313 A 2022.07.29 CN 114813313 A 1.一种脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 包括岩石料仓系统、 刀架 系统、 应变记录系统及激光 发生器系统； 所述岩石 料仓系统包括用于固定岩样(1)的岩样支 撑框架(2)， 所述岩样支撑框架(2)上安装有施压组件， 所述施压组件用于对 所述岩样(1)施 加侧向围压； 所述刀架系统包括滚刀支撑框架(3)， 所述滚刀支撑框架(3)可拆卸连接在所 述岩样支撑框架(2)固定有所述岩样(1)的一侧， 所述滚刀支撑框架(3)上滑动连接有刀架 (4)， 所述刀架(4)上转动 连接有滚刀(12)， 所述滚刀(12)与所述岩样(1)对应设置； 所述刀 架(4)上安装有驱动件， 所述驱动件用于推动所述刀架(4)； 所述应变记录系统安装在所述 刀架(4)上， 所述应变记录系统用于实时记录所述滚刀(12)的受力情况； 所述激光 发生器系 统包括固定安装在所述刀架(4)上的激光发生器(18)， 所述激光发生器(18)与所述滚刀 (12)安装在所述刀架(4)的同一侧， 所述激光发生器(18)用于在切割所述岩样(1)前形成激 光射孔(11)， 所述激光发生器(18)与所述滚刀(12)对应设置 。 2.根据权利要求1所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述应 变记录系统包括固定在所述刀架(4)上的法向方向应变片(8)和切向方向应变片(17)， 所述 法向方向应 变片(8)和所述切向方向应 变片(17)均电性连接有应 变箱(15)。 3.根据权利要求1所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述施 压组件包括水平方向压头(9)和水平方向垫板(13)， 所述水平方向压头(9)滑动安装在所述 岩样支撑框架(2)的一侧； 所述水平方向垫板(13)设置在所述岩样(1)相对的两侧， 一所述 水平方向垫板(13)与所述水平方向压头(9)抵接， 另一所述水平方向垫板(13)与所述岩样 支撑框架(2)抵 接。 4.根据权利要求3所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述岩 样支撑框架(2)上固定连接有岩样底部支座(14)， 所述岩样底部支座(14)位于两所述水平 方向垫板(13)之间， 且所述岩样底部支座(14)设置于所述岩样(1)一侧， 所述岩样(1)与所 述岩样底部支座(14)限位配合。 5.根据权利要求1所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述岩 样支撑框架(2)与所述滚刀支撑框架(3)之间设置有高强度垫片(10)， 所述高强度垫片(10) 两端分别与所述岩样支撑框架(2)、 所述滚刀支撑框架(3)抵接， 所述岩样支撑框架(2)与所 述滚刀支撑 框架(3)通过高强度螺 栓(5)进行固定 。 6.根据权利要求1所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述驱 动件为垂直方向压 头(7)。 7.根据权利要求1所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述滚 刀支撑框架(3)上固定连接有刀架移动轨道(6)， 所述刀架(4)滑动连接在所述刀架移动轨 道(6)上。 8.根据权利要求1所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台， 其特征在于， 所述刀 架(4)上固定安装有轴承(16)， 所述滚刀(12)转动连接在所述轴承(16)上。 9.一种使用权利要求1 ‑8任一项所述的脉冲激光弱化 ‑诱导滚刀破岩试验平台的测试 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： a、 将滚刀(12)安装在刀架(4)上； b、 将应变记录系统中的应 变片固定在刀架(4)上； c、 将岩样(1)放置在岩样支撑框架(2)内， 并通过施压组件对试验的岩样(1)施加侧向权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813313 A 2围压； d、 将滚刀支撑框架(3)与岩样支撑框架(2)连接， 通过控制滚刀支撑框架(3)与岩样支 撑框架(2)之间的距离控制滚刀(12)破岩 深度； e、 试验进行时， 通过驱动件对刀架(4)施加压力， 使刀架(4)在滚刀支撑框架(3)上滑 动， 依次达 到在岩样(1)上形成激光 射孔(11)弱化岩体， 并诱 导岩体破碎的效果； f、 通过应 变记录系统得到的数据计算滚刀(12)承受的切向载荷 及法向载荷； g、 在进行下一次实验时， 通过控制施压组件对试验岩样(1)施加的力的大小， 重 复a、 b、 c、 d、 e、 f操作， 可模拟不同侧向 围压和不同贯入度线性破岩实验。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813313 A 3