(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 202210690774.6 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 许江　程亮　彭守建　许庆峰　 周斌　焦峰　杨燕　杨海林　 甘青青　陈奕安　贾立　王晓梅　 (74)专利代理 机构 重庆市前沿专利事务所(普 通合伙) 50211 专利代理师 刘代春　肖秉城 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01N 3/307(2006.01) (54)发明名称 一种用于冲击地压模拟试验的装置和方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于冲击地压模拟试验的 装置和方法， 该装置包括试验腔室， 试验腔室内 设有第一油缸、 第二油缸和第三油缸， 三者的活 塞杆分别沿X、 Y、 Z三个方向伸出或者缩回， 试验 腔室内还设有分别与第一油缸、 第二油缸和第三 油缸的活塞杆一侧相对设置的第一反力座、 第二 反力座和第三反力座， 还包括由第四油缸和第五 油缸构成的剪切加载单元， 第四油缸和第五油缸 位于同一轴线上且两者的活塞杆一侧相对设置， 第四油缸和第五油缸的活塞杆均沿X方向或者Y 方向或者Z 方向伸出或者缩回， 结合试验 方法， 可 以对试件产生剪切力， 进行断层错断引发扰剪切 动荷载条件 下的冲击地压物理模拟试验； 试验时 通过制样台和试件承载车上料， 方便快捷， 节省 人力。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115014933 A 2022.09.06 CN 115014933 A 1.一种用于冲击地压模拟试验的装置， 包括试验腔室， 所述试验腔室内设有第一油缸 (1)、 第二油缸(2)和第三油缸(3)， 三者的活塞 杆分别沿X、 Y、 Z三个方向伸出或者缩回， 所述 试验腔室内还设有分别与所述第一油缸(1)、 第二油缸(2)和第三油缸(3)的活塞杆一侧相 对设置的第一反力座(6)、 第二反力座(7)和第三反力座(8)， 其特征在于， 还包括由第四油 缸(4)和第五油缸(5)构成的剪切加载单元， 所述第四油缸(4)和第五油缸(5)位于同一轴线 上且两者的活塞杆一侧相 对设置， 所述第四油缸(4)和第五油缸(5)的活塞杆均沿X方向或 者Y方向或者Z方向伸出或者缩回。 2.根据权利要求1所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 所述试验腔室包 括固定座(11)和用于装 载长方体试件的试件承载车(12)， 所述固定座(11)整体呈六面体结 构， 固定座(11)内部形成有容纳所述试件承载车(12)的空间， 固定座(11)的一个面上形成 有供所述试件承 载车(12)进 出的出入口； 所述第一油缸(1)设于所述试件承 载车(12)上， 且 位于试件长度方向的一端； 所述第二油缸(2)、 第三油缸(3)、 第四油缸(4)、 第五油缸(5)、 第 一反力座(6)、 第二反力座(7)和第三反力座(8)均设于所述固定座(11)上； 所述第四油缸 (4)和第五油缸(5)二者的轴线沿Z方向， 二者构成的所述剪切加载单元与所述第三油缸(3) 并列设置； 所述第二油缸(2)和第二反力座(7)的数量均为两个， 所述试件的六个面上均覆 盖有承压 板(9)。 3.根据权利要求2所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 所述出入口外部 设有供所述试件承载车(12)移动的两根平行布置的第一轨道(14)， 所述第一轨道(14)由支 撑架(17)支撑固定 。 4.根据权利要求3所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 所述试件承载车 (12)整体呈六面体结构， 试件承载车(12)上贯通地设有容纳试件的装件空间， 所述试件承 载车(12)的一个面上具有供所述试件装卸的装卸口， 且所述装卸口按水平朝向设置； 所述 第一油缸(1)设于所述装件空间的远离所述固定座(11)的侧壁上， 所述装件空间的上下侧 壁均设有通槽， 且通槽内滑动配合有用于传递加载 载荷或反作用力的垫块(10)。 5.根据权利要求4所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 所述试件通过制 样台(15)装 载在所述试件承 载车(12)上， 所述试件承载车(12)上设有供制样台(15)移动的 两根平行布置的第二导轨(18)； 所述装卸口外部还设有延伸导轨(16)， 延伸导轨(16)构成 所述第二 导轨(18)的延伸部分， 所述延伸导轨(16)设在装载台上。 6.根据权利要求5所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 所述装载台包括 制样台底座(13)， 制样台底座(13)上设有四根立柱； 每根所述延伸导轨(16)通过两个半圆 形抱箍并由螺钉分别固定在两根立柱上； 所述制样台(15)呈 “日”字形框架结构， 中空的两 块区域构成避让所述垫块(10)的避让空间， 制样台(15)与所述试件之间设有所述承压板 (9)。 7.根据权利要求1所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 所述第一油缸 (1)、 第二油缸(2)、 第三油缸(3)、 第四油缸(4)和第五油缸(5)的活塞杆上设有应力传感器 和位移传感器。 8.根据权利要求1所述的用于冲击地压模拟试验的装置， 其特征在于， 还包括用于探测 试件裂纹的监测系统， 所述监测系统包括超声波检测系统、 热成像检测系统、 电磁辐射检测 系统、 高速摄 像机、 钻孔成像仪及动态应 变仪。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115014933 A 29.一种采用权利要求1～8中任意一项用于冲击地压模拟试验的装置的方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： S1： 装载试样， 将制备好的长方体试样装载到位； S2： 初步加载， 同步加载所述第一油缸(1)、 第二油缸(2)、 第三油缸(3)、 第四油缸(4)和 第五油缸(5)至某一加载力， 以使得与所述第一反力座(6)、 第二反力座(7)和第三反力座 (8)共同作用夹住试件； S3： 固定试件， 继续同步加载所述第四油缸(4)的活塞杆所沿方向上的所有油缸至某一 加载力， 以使得 试件进一 步稳固； S4： 预加载， 在保证所述第四油缸(4)和第五油缸(5)的目标预加载力小于所述第一油 缸(1)、 第二油缸(2)和第三油缸(3)的目标预加载力的前提下， 同步加载上述油缸至各自的 目标预加载力； S5： 保持稳压， 在各个油缸达 到各自的目标 预加载力之后， 保持一段时间的稳压状态； S6： 剪切试验， 保持所述第一油缸(1)、 第二油缸(2)和第三油缸(3)加载力稳定， 控制所 述第四油缸(4)和第五油缸(5)的活塞杆同步同向移动， 直至试件断裂； S7： 卸载取样， 取出试样， 结束试验。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115014933 A 3