(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 202210840314.7 (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 王蒙　张茹　任利　周磊　楼晨笛　 张泽天　谢晶　肖坤　杨泽前　 刘洋　张朝鹏　艾婷　 (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 李梦蝶 (51)Int.Cl. G01N 3/30(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟 体结构 (57)摘要 本发明公开了用于霍普金森杆测试系统的 囊形环境模拟体结构， 通过设置第一壳体和第二 壳体， 并在第一壳体内设置有用于施加围压的围 压环形腔和用于施加渗透压的第一渗透压环形 腔， 第二壳体内设置有用于施加渗透压的第二渗 透压环形腔， 且在第一壳体和第二壳体内衔接有 对岩体施加轴压和冲击荷载的入射杆和透射杆。 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 明中的用于霍普金森 杆测试系统的 囊形环境模拟体结构， 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2页 CN 115290468 A 2022.11.04 CN 115290468 A 1.用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在于， 包括第一壳体和与 所述第一壳体端面固定连接的第二壳体； 第一壳体 内部设置有用于放置被测岩体的围压环形腔和第 一渗透压环形腔； 第 一壳体 上设置有与所述围压环形腔连通的加压油管路和泄压油管路； 第一壳体上设置有与所述第一 渗透压环形腔连通的第一加压水 管路和第二加压管路； 所述第二壳体的内部设置有第 二渗透压环形腔， 第 一渗透压环形腔与 所述渗透压环形 腔对称设置， 第二壳体上设置有与第二渗透压环形腔连通的第一泄压水管路和 第二泄压水 管路； 所述围压环形腔位于第一 渗透压环形腔和第二 渗透压环形腔之间； 所述第一壳体和第 二壳体的中部均贯穿设置有圆形通道， 所述 圆形通道内设置有入射 杆和透射杆， 所述入射杆和透射杆用于向被测岩体的施加轴压和冲击荷载。 2.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在 于， 所述围压环形腔中设置有环形油囊， 所述环形油囊的圆周外壁与围压环形腔的圆周壁 固定连接； 所述加压油管路和泄压油管路与环形油囊连通； 被测岩 体呈圆柱结构， 被测岩 体 设置于环形油囊内环位置 。 3.根据权利要求2所述的用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在 于， 所述围压环形腔中设置有呈中空圆柱结构的橡胶套， 所述橡胶套用于套设在被测岩体 的圆周外壁， 橡胶套与被测岩体等长 。 4.根据权利要求3所述的用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在 于， 所述环形油囊和入射杆与透射杆之间还设置有呈中空圆柱结构的导流环， 所述导流环 的两端分别与所述第一渗透压环形腔和所述第二渗透压环形腔相接， 导流环的圆周外壁与 所述环形油囊的内环囊壁和壳体接触， 导流环的圆周内壁上设置有多条导流槽， 每条所述 导流槽沿导流环的长度方向设置， 每条导流槽的两端分别贯穿导流环的两端端面； 圆形通 道与入射杆和透射杆之 间设置有间隙， 每条导流槽均通过间隙分别与第一渗透压环形腔和 第二渗透压环形腔连通。 5.根据权利要求4所述的用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在 于， 所述第一壳体的圆周通道内设置有所述入射杆； 所述第二壳体的圆周通道内设置有所 述透射杆， 入射杆和透射杆的端部穿过导 流环与被测岩体两端 端面接触。 6.根据权利要求4所述的用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在 于， 所述第一壳体和第二壳体的圆形通道内均设置有密封件， 位于第一壳体的圆形通道的 所述密封件位于所述第一 渗透压环形腔远离所述围压环形腔的一侧； 位于第二壳体的圆形通道的所述密封件位于所述第二渗透压环形腔远离所述围压环 形腔的一侧； 密封件 包括防尘圈、 密封圈和特斯封 。 7.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的囊形环境模拟体结构， 其特征在 于， 所述第二壳体通过第一螺杆与所述第一壳体连接 。 8.根据权利要求1～7任一所述的用于霍普金森杆测试系统 的囊形环境模拟体结构， 其 特征在于， 所述第一壳体和第二壳体的外侧端面上均设置有连接凸起部， 两个所述连接凸 起部均设置有 供所述入射杆和透射杆穿过的圆形通道， 每个连接凸起部通过第二螺杆连接 有一个密封盖， 两个所述密封盖中部设置有供入射杆和透射杆穿过的圆形通道， 其两个密 封盖中的圆形通道内设置有用于与入射杆和透射杆配合的O型密封圈。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115290468 A 2用于霍普 金森杆测试系统的囊形环境 模拟体结构 技术领域 [0001]本发明涉及岩土体动力学测试技术领域， 尤其涉及用于霍普金森杆测试系统的囊 形环境模拟体结构。 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囊形环 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囊形环境模拟体结构， 其包括第一壳体和与第 一壳体端面固定连接的第二壳体； 第一壳体内部设置有用于放置被测岩 体的围压环形腔和 第一渗透压环形腔； 第一壳体上设置有与围压环形腔连通的加压油管路和泄压油管路； 第 一壳体上设置有与第一 渗透压环形腔连通的第一加压水 管路和第二加压水 管路； [0007]第二壳体的内部设置有第二渗透压环形腔， 第一渗透压环形腔与渗透压环形腔对 称设置， 第二壳体上设置有与第二渗透压环形腔连通的第一泄压水管路和第二泄压水管 路； 围压环形腔位于第一渗透压环形腔和第二渗透压环形腔之间； 第一壳体和第二壳体的 中部均贯穿设置有圆形通道， 圆形通道内设置有入射杆和透射杆， 入射杆和透射杆用于 向 被测岩体施加轴压和冲击荷载。 [0008]本发明的基本原理为： 在第一壳体内设置有围压环形腔和第一渗透压环形腔， 在 第二壳体内设置有第二渗透压环形腔， 在试验过程中， 通过加压油管路和泄压油管路向围 压环形腔 内注入围压源介质， 进而对被测岩体施加围压； 向第一渗透压环形腔和第二渗透 压环形腔注入渗透介质， 通过调节加压和泄压水管路， 形成对被测岩体均匀的渗透水压力；说　明　书 1/5 页 3 CN 115290468 A 3