(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 202210515228.9 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 姚伟　夏开文　徐颖　吴帮标　 陈泽雕　赵格立　 (74)专利代理 机构 广州德科知识产权代理有限 公司 44381 专利代理师 黄文静　万振雄 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/30(2006.01) (54)发明名称 多场耦合动态加载装置及实验方法 (57)摘要 本发明公开了一种多场耦合动态加载装置 及实验方法， 该多场耦合动态加载装置包括围压 缸、 入射杆、 透射杆、 轴压杆、 压缩机和发射器。 其 中， 围压缸用于充注液体以对试样施加围压， 入 射杆包括一体形成的第一部分和第二部分， 第二 部分上设有第一导孔。 透射杆包括第三部分和第 四部分， 第三部分上设有第四导孔， 试样夹持在 第二部分和第三部分之间。 轴压杆设置在透射杆 的背离入射杆的一端以对试样施加轴压。 压缩机 与第一导孔和/或第二导孔连接以对 试样施加渗 透压。 发射器 设置在入射杆背离透射杆的一端以 对试样施加入射应力波。 采用本发 明提供的多场 耦合动态加载装置及实验 方法， 能够在实验中模 拟试样在地质环境中受到的高地应力、 高渗透压 和动态荷载。 权利要求书2页 说明书15页 附图3页 CN 114720266 A 2022.07.08 CN 114720266 A 1.一种多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述多场耦合动态加载装置用于对试样 进行动力学性能实验， 所述多场耦合动态加载装置包括： 围压缸， 所述围压缸用于充注液体， 以对所述试样施加围压； 入射杆， 所述入射杆与所述围压缸连接， 所述入射杆包括一体形成的第一部分和第二 部分， 所述第二部分上设有第一 导孔； 透射杆， 所述透射杆与所述围压缸连接， 且所述透射杆与所述入射杆相对设置， 所述透 射杆包括第三部分和第四部分， 所述第三部分上设有第二导孔， 所述试样夹持于所述第二 部分和所述第三部分之间； 轴压杆， 所述轴压杆连接于所述透射杆背离所述入射杆的一端， 所述轴压杆用于对所 述试样施加轴压； 压缩机， 所述压缩机连接于所述第 一导孔和/或所述第 二导孔， 所述压缩机用于向所述 试样施加渗透 压； 以及 发射器， 所述发射器设置于所述入射杆背离所述透射杆的一端， 所述发射器用于对所 述试样施加入射应力波。 2.根据权利要求1所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述多场耦合动态加载 装置对所述试样施加的所述轴压和所述围压的差值满足以下关系式： 其中， Px为所述多场耦合动 态加载装置对所述试样施加的所述轴压的大小， Py为所述多 场耦合动态加载装置对所述试样施加的所述围压的大小， μ为所述试样与所述入射杆之间 的摩擦系数， m为所述试样的质量， Ab为所述入射杆与所述试样的接触面积， g为比例系数， 取9.8N/kg。 3.根据权利要求1所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述第 一导孔和所述第 二导孔的孔径小于或等于1m m。 4.根据权利要求1所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述第 一导孔为包括第 一长导孔和与所述第一长导孔连接的第一短导孔， 所述第一长导孔背离所述第一长导孔和 所述第一短导 孔的连接处的一端设置有 多个与所述第一长导 孔连通的第一 导槽； 所述第二导孔为包括第 二长导孔和与所述第 二长导孔连接的第 二短导孔， 所述第 二长 导孔背离所述第二长导孔和所述第二短导孔的连接处的一端设置有多个与所述第二长导 孔连通的第二 导槽。 5.根据权利要求1所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述透射杆的所述第 三 部分和所述第四部分为 一体成型。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述入射杆上 设有第一应变片， 所述第一应变片用于检测所述 发射器对所述试样施加的所述入射应力波 以及所述入射应力波经所述试样反射后的反射应力波在所述入射杆上传播时所述入射杆 的应变； 所述透射杆上设有第 二应变片， 所述第 二应变片用于检测所述入射应力波透过所述试 样后的透射应力波在所述透射杆 上传播时所述透射杆的应 变。 7.根据权利要求1 ‑5任一项所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述围压缸包 括第一侧板、 缸体和第二侧板， 所述缸体固定连接于所述第一侧板和所述第二侧板中的二权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114720266 A 2者之一上， 且所述缸体可活动连接 于所述第一侧板和所述第二侧板中的二 者之另一上。 8.根据权利要求7所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述围压缸内设有传感 器， 所述围压缸内壁设有电子元件接口， 所述电子元件接口用于传输所述传感器的检测信 息。 9.根据权利要求1 ‑5任一项所述的多场耦合动态加载装置， 其特征在于， 所述多场耦合 动态加载装置还 包括温度加热器， 所述温度加热器用于对所述试样进行加热。 10.一种多场耦合动态加载装置的实验方法， 所述多场耦合动态加载装置为权利要求 1‑9中任一项所述的多场耦合动态加载装置， 所述实验方法包括： 组装所述多场耦合动态加载装置； 将所述试样夹持于所述第二部分和所述第三部分之间； 向所述试样施加围压和轴压； 启动所述压缩机， 以向所述试样施加渗透 压； 启动所述发射器， 以向所述试样施加入射应力波。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114720266 A 3