(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 202210841067.2 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 四川大学 地址 610000 四川省成 都市一环路南 一段 24号 (72)发明人 张茹　任利　楼晨笛　王蒙　周磊　 张泽天　肖坤　张安林　张朝鹏　 艾婷　刘洋　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 王玲玲 (51)Int.Cl. G01N 3/307(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 水-力耦合霍普金森杆测试系统 (57)摘要 本发明公开了水 ‑力耦合霍普 金森杆测试系 统， 包括安装平台， 安装平台上设置有环境模拟 系统和一维霍普 金森杆装置； 环 境模拟系统包括 承压套， 承压套的两端连接有渗流端盖； 承压套 内部设置有围压腔， 每个渗流端盖设置有渗透水 压腔； 一维霍普金森杆装置主要包括轴向作动 器、 入射杆、 透射杆和撞击杆， 入射杆和透射杆分 别位于承压套的两侧， 入射杆和透射杆穿过圆形 通道位于承压套内部， 撞击杆用于撞击入射杆； 通过围压腔、 渗透水压腔和一维霍普 金森杆装置 系统， 能够对被测岩体同时施加轴压﹑ 围压、 水 压， 以及进行不同的冲击荷载作用下的多场耦合 动态力学特性实验， 解决了 现有动力学设备难以 实现岩体真实环境高预应力和 高渗透压下的动 态力学响应试验的技 术难题。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115290473 A 2022.11.04 CN 115290473 A 1.水‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 包括安装平台， 所述安装平台上设置 有环境模拟系统和一维霍普金森杆装置系统； 所述环境模拟系统包括两端具有开口的承压套， 所述承压套的两端均连接有一个渗流 端盖； 承压套内部设置有围压腔， 承压套上设置有一个用于与所述围压腔连通的围压孔； 每个所述渗流端盖设置有渗透水压腔； 每个渗流端盖上设置有与所述渗透水压腔连通 的渗水孔； 两个渗 流端盖的中部均设置有一个圆形通道； 一维霍普金森杆装置的轴压系统包括轴向作动器、 入射杆、 透射杆、 挡板、 安装块、 拉 杆、 挡环、 杆件位置调整装置和支撑块， 撞击系统包含炮筒和撞击杆， 所述入射杆和透射杆 分别位于承压套的两侧， 入射杆和透射杆的一端端部均穿过圆形通道位于承压套内部， 所 述轴向作动器与透射杆的另一端端部连接， 所述撞击杆用于撞击挡环， 并传递应力波给入 射杆。 2.根据权利要求1所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述安装平台 包括用于与地面固定连接的横向底座， 所述横向底座的顶部设置有多个支撑梁， 多个所述 支撑梁的顶部设置有一根横梁， 所述横梁的两端分别设置有一个左端底座和右端底座； 横 梁上端面的中部设置有一个支撑座， 所述支撑座的底部与横梁的上端面固定连接， 支撑座 的顶部呈半圆弧结构， 所述环境模拟系统与支撑底座顶部； 左端底座和右端底座的顶部分别设置有挡板和安装块， 所述挡板和安装块之间固定有 多根拉杆； 所述入射杆和透射杆设置在挡板和安装块之间； 所述撞击杆设置于挡板的外侧， 挡板上开设有通孔， 所述通孔内设置有用于与撞击杆 和入射杆接触的挡环； 安装块上设置有凹槽， 凹槽内设置有所述轴向作动器。 3.根据权利要求2所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述横梁的上 端面设置有多个杆件位置调整装置， 多个所述杆件位置调整装置均匀分布于所述支撑座的 两侧； 每个杆件位置调整装置均包括方形支座， 所述方形支座的底部与横梁的上端面固定连 接， 方形支座的顶部设置有呈中空圆柱结构的圆环连接件， 所述圆环连接件用于供所述入 射杆或透射杆穿过， 圆环连接件的圆周外壁与方形支座的顶部固定连接， 圆环连接件的圆 周侧壁上环形均匀螺纹连接有3根调节螺 栓。 4.根据权利要求3所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述挡环整体 呈圆柱结构， 挡环的一端端面中部 设置有环形凸起， 所述环形凸起设置在所述通孔， 挡环上 环形凸起所在的端面与所述挡板的内端面接触； 挡环的另一端面上设置有凹陷圆形槽， 所 述入射杆的端部设置 于所述凹陷圆形槽内。 5.根据权利要求4所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述承压套内 设置有呈圆环结构的橡胶套， 所述橡胶套用于安装呈圆柱结构的被测岩体， 橡胶套的长度 大于被测岩体的长度； 橡胶套的两端端面上均设置有一个密封隔圈， 两个所述密封隔圈的直径大于橡胶套的 直径， 两个密封隔圈的圆周外壁与承压套的内壁接触； 两个密封隔圈相对的两个内端面、 橡胶套的圆周外壁和承压套的圆周内壁组成所述围 压腔； 两个所述渗流端盖相对的两个 内端面上设置有圆形安装槽， 两个密封隔圈相背的两个权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115290473 A 2外端面上均设置有一个与所述圆形安装槽匹配的圆柱凸起安装部， 每个渗流端盖上的圆形 安装槽与每 个密封隔圈上的所述圆柱凸起 安装部组成所述 渗透水压腔。 6.根据权利要求5所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述橡胶套的 圆周外壁上设置有环形凹槽， 橡胶套的两端端面上设置有安装法兰， 橡胶套的两端端面通 过螺栓连接件穿过所述环形凹槽的两侧侧 壁和两个所述安装法兰分别与两个所述密封隔 圈连接， 两个安装法兰中部设置有供所述入射杆或透射杆穿过 的圆形通道； 两个所述密封 隔圈的圆周外壁上均设置有用于与所述承压套圆周内壁密封连接的第一O型密封圈和高压 密封圈。 7.根据权利要求5所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 两个所述圆柱 凸起安装部的圆周外壁与两个所述圆形安装槽的圆周侧壁接触， 圆柱凸起安装部和圆形安 装槽之间的接触面上设置有第二O型密封圈； 两个所述渗流端盖上的圆形通道内设置有动密封装置， 所述动密封装置包括由渗流端 盖朝向岩体方向依次设置的防尘圈、 第三O型密封圈和导向带。 8.根据权利要求1所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 每个所述渗流 端盖的外端面上设置有多个第一螺栓和第二螺栓， 多个所述第一螺栓绕渗流端盖轴线环向 均匀布置， 多个第一螺 栓均穿过渗 流端盖与所述承压筒的两端 端面连接； 多个所述第 二螺栓绕渗流端盖的轴 线环向均匀 布置在多个第 一螺栓内部， 多个第 二螺 栓均穿过渗 流端盖与两个所述密封隔圈的外端面连接 。 9.根据权利要求5所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述围压腔内 设置有环形油囊， 所述环形油囊与所述围压孔连通， 所述橡胶套设置 于环形油囊内环。 10.根据权利要求9所述的水 ‑力耦合霍普金森杆测试系统， 其特征在于， 所述橡胶套与 被测岩体之 间设置有 呈中空圆柱结构的自适应环套， 自适应环套的两端分别与两个所述渗 透水压腔相 接， 自适应环套的圆周内壁上设置有多条导流槽， 每条所述导流槽沿自适应环 套的长轴方向设置， 每条导流槽贯穿自适应环套的一端至与其接近的入射杆或透射杆的端 面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115290473 A 3