(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 202210840328.9 (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 任利　王蒙　张茹　周磊　楼晨笛　 张泽天　谢晶　肖坤　郝齐均　 艾婷　张朝鹏　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 刘方正 (51)Int.Cl. G01N 3/30(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结 构 (57)摘要 本发明公开了一种用于霍普金森杆测试系 统的环境模拟体结构， 通过设置承压套、 渗流端 盖、 橡胶套和密封隔圈， 在承压套内形成用于对 岩体施加围压的围压腔和对岩体施加渗透压的 渗透水压腔， 而岩体的两端端面 分别与入射杆和 透射杆接触， 通过入射杆和透射杆对岩体施加轴 压和冲击荷载。 本发明基于传统的一维霍普金森 杆装置进行改进， 通过本发明中的环 境模拟体结 构， 可以开展预应力场和渗透压力场耦合作用下 岩体的冲击动力学试验， 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1页 说明书5页 附图5页 CN 115290469 A 2022.11.04 CN 115290469 A 1.用于霍普金森杆测试系统 的环境模拟体结构， 其特征在于， 包括入射杆、 透射杆和两 端具有开口的承压套， 所述承压套内设置有呈圆环结构的橡胶套， 所述橡胶套内设置安装 有呈圆柱结构的被测岩体； 橡胶套的两端端面上均设置有一个密封隔圈， 橡胶套内径与被测岩体外径相同， 被测 岩体、 入射杆和透射杆具有相同外径尺寸， 两个密封隔圈的内径略大于入射杆和透射杆 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一个环 形的围压腔； 承压套上设置有一个用于围压腔连通的围压孔； 承压套的两端端面上均设置连接有一个渗流端盖， 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 起安装部组成一个环形的渗透水压腔， 每个渗流端盖上均设置有一个与所述渗透水压腔连 通的渗水孔； 两个密封隔圈和两个渗流端盖的中部均设置有一个供所述入射杆或透射杆穿过的圆 形通道。 2.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 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。 3.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 其特征在于， 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。 4.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 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。 5.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 其特征在于， 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。 6.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 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 。 7.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 其特征在于， 所 述橡胶套的长度大于被测岩体的长度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115290469 A 2用于霍普 金森杆测试系统的环境 模拟体结构 技术领域 [0001]本发明涉及岩土体动力学技术领域， 尤其涉及用于霍普金森杆测试系统的环境模 拟体结构。 背景技术 [0002]随着地下空间开发愈发趋向深部， 深部岩体往往赋存于高地应力、 高渗透压等深 部环境， 并在深部工程开发的过程中， 易受到近场地震、 开挖爆破和岩爆等不利条件影响， 地下工程灾害频发， 严重影响着工程的安全稳定， 因此， 研究岩体在高应力、 高渗透压下 的 动态力学响应机制具有十分重要的理论 价值与工程 意义。 [0003]分离式霍普金森杆是研究中高应变率下材料动力学最为广泛的加载试验设备， 但 目前， 国内外学者对 材料在高预应力、 高渗透压下的动态性能的探讨还相对较少， 已有的研 究大多是基于分离式霍普金森压杆开展轴压与温度耦合、 轴压与围压耦合、 以及单一的不 同含水状态或不同轴围压作用下， 不同类型岩石的冲击动力学特性研究， 但研究缺 乏考虑 了岩土体的深部真实赋存环境， 这主要是由于现有技术无法实现高预静压力加载或渗透水 压力的耦合加载， 进而造成了岩体在高应力、 高渗透压下 的动态性能劣化等科学问题在研 究方向上的空白。 发明内容 [0004]针对现有技术的上述不足， 本发明提供了一种用于霍普金森杆测试系统的环境模 拟体结构， 可以模拟出作用于岩体的高应力和高渗透压的极端环境， 解决了因现有技术中 霍普金森杆无法耦合高预应力及渗透水压力加载， 造成了岩体在高应力、 高渗透压下 的动 态性能劣化 等科学问题在研究方向上的空白。 [0005]为了达到上述发明目的， 本发明采用的技 术方案为： [0006]提供了用于霍普金森杆测试系统的环境模拟体结构， 其包括入射杆、 透射杆和两 端具有开口的承压套， 承压套内设置有呈圆环结构的橡胶套， 橡胶套内设置安装有呈圆柱 结构的被测岩体； [0007]橡胶套的两端端面上均设置有一个密封隔圈， 橡胶套内径与被测岩体外径相同， 被测岩体、 入射杆和透射杆具有相同外径尺寸， 两个密封隔圈的内径略大于入射杆和透射 杆的直径， 两个密封隔圈的圆周外壁与承压套的内壁接触； [0008]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一 个环形的围压腔； 承压套上设置有一个用于围压腔连通的围压孔； [0009]承压套的两端端面上均设置连接有一个渗流端盖， 两个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外端面上均设置有一个与圆形安装槽匹 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圆柱凸起安装部 组成一个环形的渗透水压腔， 每 个渗流端盖上均设置有一个与渗透水压腔连通的渗水孔； [0010]两个密封隔圈和两个渗流端盖的中部均设置有一个供入射杆或透射杆穿过的圆说　明　书 1/5 页 3 CN 115290469 A 3