(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 202210895592.2 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 武汉理工大 学三亚科教创新园 地址 572025 海南省三 亚市崖州区崖州湾 科技城用友产业园9号楼 (72)发明人 陶宇航　罗忆　李帅豪　张梦晨　 李新平　龚航里　朱应伟　张贤齐　 罗涵　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 刘琳 (51)Int.Cl. G01N 3/30(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森 压杆装置及方法 (57)摘要 本发明提供了一种模拟降雨日照及风化条 件的三轴霍普金森压杆装置， 包括实验腔体、 三 对沿X轴、 Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆和岩 体试样， 所述岩体试样设置于所述实验腔体内 部， 所述三对霍普金森 杆穿过所述实验腔体与所 述岩体试样相抵接； 所述实验腔体上设置有进风 口和出风口； 所述实验腔体内部上方设置喷水器 和日照模拟器； 所述实验腔体底部设置有用于排 水的出水口； 所述喷水器连接有进水装置和水压 装置。 实现了在原位保压状态下还原降雨、 日照、 风化或者地下水浸泡的等自然作用对岩石的影 响， 并对其 性能进行测量。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115266418 A 2022.11.01 CN 115266418 A 1.一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其特征在于： 包括实验腔 体(1)、 三对沿X轴、 Y轴和 Z轴同轴布置的霍普金森杆(2)和岩体试样(3)， 所述岩体试样(3) 设置于所述实验腔体(1)内部， 三对所述霍普金森杆(2)穿过所述实验腔体(1)与所述岩体 试样(3)相抵 接； 所述实验腔体(1)上设置有 进风口(13)和出风口(14)； 所述实验腔体(1)内部上 方设置喷水器(1 1)和日照模拟器(12)； 所述实验腔体(1)底部设置有用于排水的出 水口(16)； 所述喷水器(1 1)连接有 进水装置(1 11)和水压装置(1 12)。 2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 所述进水装置(1 11)包括水泵(1 13)和流量计(114)。 3.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 所述霍普金森杆(2)与实验腔体(1)的接触部分通过橡胶圈进行密封 。 4.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 所述进风口(13)和出风口(14)设置 于所述实验腔体(1)上 方。 5.根据权利要求2所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 所述水压装置(1 12)包括气泵(1 15)、 调压阀(1 16)和气压计(1 17)。 6.根据权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 实验腔体(1)底部设置有水位 监测器(15)。 7.根据权利要求6所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 所述出 水口(16)上设置有阀门(161)。 8.根据权利要求1～7所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其特征在于： 所述霍普 金森杆(2)套接有滑动套筒(4)， 所述滑动套筒(4)的一端与所述实验 腔体(1)相连接 。 9.根据权利要求8所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装置， 其 特征在于： 所述滑动套 筒(4)与所述霍普金森杆(2)的间隙中填充 有海绵。 10.一种基于权利要求1所述的一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装 置的试验方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤S1： 三对沿X轴、 Y轴和Z轴同轴 布置的霍普金森杆(2)穿过实验腔体(1)将岩体试样 (3)固定在三对霍普金森杆(2)中间， 使岩体试样(3)与三对霍普金森杆(2)相抵 接； 步骤S2： 基于所需模拟的自然环境， 调节所述喷水器(11)、 日照模拟器和鼓风机的参 数； 步骤S3： 启动所述霍普金森杆(2)， 对岩体试样(3)进行冲击实验。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115266418 A 2模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普 金森压杆装 置及方法 技术领域 [0001]本发明涉及岩体检测技术领域， 具体涉及 一种模拟降雨日照及 风化条件的三轴霍 普金森压杆装置及方法。 背景技术 [0002]在实际的岩体开挖过程中,岩石等材料会受到降雨、 日照、 风化或者地下水浸泡的 等自然环境的影响。 目前， 国内外开展岩石等材料在高地应力的动态力学特性研究,大多 是 基于传统的一维或者三维动静组合加载霍普金森压杆实验装置， 该装置虽然能够开展等围 压或者三向围压条件下的岩石动静组合加载试验研究,但是无法实时考虑上述各种自然作 用对岩石试样的影响。 [0003]现有技术中， 对于动态损伤的技术方法是在霍普金森杆动静加载以后拆卸试样, 然后利用其它设备， 例如CT扫描设备或超声波仪器对试样进行损伤检测， 只能还原岩石在 原位所受的三向应力的情况。 [0004]然而， 对于需要在原位保压状态下还原降雨、 日照、 风化或者地下水浸泡的等自然 作用对岩石的影响， 采用上述技术方案， 实现困难， 并且由于需要拆卸并转移， 容易导致测 试结果产生偏差 。 发明内容 [0005]本发明的目的就是要提供一种模拟降雨日照及风化条件的三轴霍普金森压杆装 置及方法， 能够在原 位保压状态下还原降雨、 日照、 风化 或者地下水浸泡的等自然作用对岩 石的影响。 [0006]为解决上述技术问题， 本发明提供一种模拟降雨日照及 风化条件的三轴霍普金森 压杆装置， 包括 实验腔体、 三对沿X轴、 Y轴和Z轴同轴布置的霍普金森杆和岩 体试样， 所述岩 体试样设置于所述实验腔 体内部， 三对所述霍普金森杆穿过所述 实验腔体与所述岩 体试样 相抵接； [0007]所述实验腔体上设置有 进风口和出风口； [0008]所述实验腔体内部上 方设置喷水器和日照模拟器； [0009]所述进风口连接有鼓风机， 所述喷水器连接有 进水装置和水压装置 。 [0010]进一步地， 所述进水装置包括水泵和流量计。 这样， 通过调节所述水泵的功率， 与 所述流量计相配合， 以实现对喷水器流 量的精准控制。 [0011]进一步地， 所述霍普金森杆与实验腔体的接触部分通过橡胶圈进行密封。 这样， 可 以保证接触部分的密封性。 [0012]进一步地， 所述进风口和出风口设置于所述实验腔体上方。 这样， 当所述试样腔体 内存在积水时， 可以更好的模拟风化环境， 并且也可以进行干湿循环， 使实验结果更为精 准。 [0013]进一步地， 所述水压装置包括气泵、 调压阀和气压计。 这样， 通过调节气泵的功率，说　明　书 1/3 页 3 CN 115266418 A 3