(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 202210566265.2 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232001 安徽省淮南市泰丰大街168号 (72)发明人 史文豹　常聚才　齐潮　殷志强　 李传明　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 李宁 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/30(2006.01) (54)发明名称 一种梯度应力下锚固体试件受动载冲击的 装置及试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种梯度应力下锚固体试件 受动载冲击的装置及试验 方法， 包括梯度应力施 加模组、 动载施加模组和应力波监测模组； 梯度 应力施加模组包括底座、 侧梁一、 侧梁二、 横梁、 支撑杆、 承 载钢板、 液压千斤顶、 分油管路和梯度 静载控制箱； 动载施加模组包括子弹、 入射杆和 缓冲装置， 入射杆设置于侧梁二的外侧并与通孔 二相对， 子弹冲击入射杆对试件施加动载； 缓冲 装置设置于侧梁一的外侧并与通孔一相对； 应力 波监测模组包括传感器、 超动态应变仪、 示波器、 计算机， 传感器粘贴于试件上， 传感器的接线端 子连接超动态应变仪， 超动态应变仪与示波器、 计算机依次相连； 本发明为研究应力波在锚固体 中传播提供了一种有效的试验 装置与方法。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114910344 A 2022.08.16 CN 114910344 A 1.一种梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 包括梯度应力施加模 组、 动载施加模组和应力波监测模组； 其中， 所述梯度应力施加模组包括底座、 侧梁一、 侧梁二、 横梁、 支撑杆、 承载钢板、 液压 千斤顶、 分油管路和梯度静载控制箱； 所述底座固定于地面上， 所述侧梁一和所述侧梁二分 别设置于所述底座的顶部两侧， 所述侧梁一上开设置有尺寸大于所述试件的且能供所述试 件通过的通孔一， 所述侧梁二上开设有通孔二， 所述横梁连接于所述侧梁一和所述侧梁二 的顶端， 所述横梁底部的所述侧梁一与所述侧梁二之间还设置有所述承载钢板， 所述承载 钢板与所述底座之间设置有支撑杆， 所述承载钢板的顶部用于放置试件； 所述横梁的底部 设置有对所述试件进 行竖向加载的液压千斤顶， 所述液压千斤顶通过所述分油管路连接所 述梯度静载控制箱； 所述动载施加模组包括子弹、 入射杆和缓冲装置， 所述入射杆设置于所述侧梁二的外 侧并与所述通孔二相对， 所述通孔二的外径大于所述入射杆的外径， 所述子弹冲击所述入 射杆对所述试件施加动载； 所述缓冲装置设置 于所述侧梁一的外侧并与所述 通孔一相对； 所述应力波监测模组包括传感器、 超动态应变仪、 示波器、 计算机， 所述传感器粘贴于 试件上， 所述传感器的接线端子连接所述超动态应变仪， 所述超动态应变仪与所述示波器、 所述计算机依次相连。 2.根据权利要求1所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 底座通过落地钉固定 于地面上。 3.根据权利要求1所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 横梁的两端分别与所述侧梁一、 所述侧梁二 榫接。 4.根据权利要求1所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 通孔一为正方形孔， 所述 通孔一、 所述试件、 所述 通孔二和所述入射杆同轴心。 5.根据权利要求1所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 支撑杆相对设置有两排， 每排中的各个所述支撑杆横向均布。 6.根据权利要求1所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 试件底部与所述承载钢板之 间设置有橡胶垫一和橡胶垫二， 所述试件顶部 设置有橡胶垫三 和橡胶垫四， 所述橡胶垫一和所述橡胶垫二之间沿着所述试件的长度方向均布有圆钢柱， 所述橡胶垫三和所述橡胶垫四之间沿着所述试件的长度方向也均 布有圆钢柱； 所述橡胶垫 四的顶部还无间隔的分布有方铁板， 各个所述方铁板的顶部均设置有圆铁板， 每个所述圆 铁板相对连接一个所述液压千斤顶。 7.根据权利要求6所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 还包 括分别安装于所述试件前侧和后侧的前挡板和后挡板， 所述前挡板和所述后挡板的顶部设 置有与所述橡胶垫三和橡胶垫四之 间的圆钢柱一一相对的圆孔， 所述前挡板和所述后挡板 的底部设置有与所述橡胶垫一和橡胶垫二之间的圆钢柱一 一相对的凹槽 。 8.根据权利要求7所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 前挡板和所述后挡板上还设置有与粘贴于试件上的所述传感器相对的长方 形孔。 9.根据权利要求1所述的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特征在于： 所述 缓冲装置为设置于所述侧梁一外侧的铁罐， 所述铁罐内设置有红泥， 所述试件在所述入射 杆的冲击下横移入所述铁罐内， 所述红泥能够吸 收冲击而来的试件能量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114910344 A 210.一种梯度应力下锚固体试件受动载冲击的试验方法， 应用权利要求1 ‑9任一项所述 的梯度应力下锚固体试件受动载冲击的装置， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 试件制备； 试件为长方体岩石材料， 将锚固体材料按所需组合岩体的相似模拟配比进行材料配 比， 所述试件内锚固有锚杆； 步骤2， 确定轴向加载施加载荷值及应力梯度； 将所述试件放置在侧梁一与侧梁二中间的承载钢板上， 所述承载钢板上预先铺 设橡胶 垫一和橡胶垫二， 调整 所述试件位置， 所述试件凸出有 所述锚杆的一端朝向所述侧梁一， 所 述试件另一端朝向所述侧梁二， 所述试件上方铺设橡胶垫三和橡胶垫四， 橡胶垫一与橡胶 垫二之间、 橡胶垫三与橡胶四之间均匀 放置圆钢柱， 在所述橡胶垫四上方无间隔平铺方铁 板， 使每块所述方铁板形心位置与液压千斤顶下方圆铁板形心位置在同一条轴线上， 且所 述圆钢柱轴心位置与所述圆铁板轴心位置在同一条轴线上， 前挡板和后挡板贴紧于所述试 件上， 按照所述试件所处应力梯度环境， 对梯度静载控制箱进行操作， 设计预加载荷； 步骤3， 对试件 粘贴传感器， 完成线路连接； 所述液压千斤顶接触试件后， 将传感器均匀布置在所述试件上， 所述传感器另一端接 线端子接至超动态应 变仪上， 超动态应 变仪连接示波器， 示波器连接 至计算机； 步骤4， 对试件施加载荷； 所述梯度静载控制箱通过分油管路对所述液压千斤顶施加梯度线性或非线性载荷， 达 到目标载荷值时停止加压； 步骤5， 对试件进行动载冲击； 发射子弹， 子弹打至入射杆上， 入射杆穿过侧梁二上的通孔二打至试件上， 试件上粘贴 的传感器记录应力波 波形发送至示波器和计算机上； 步骤6， 试验结束； 试验结束时， 观察所述试件破坏特征及应力波波形特征， 控制梯度静载控制箱升起液 压千斤顶， 卸下 所述试件。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114910344 A 3