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申请/专利权人：深圳大学

摘要：本发明提出一种温度‑压力‑渗透压耦合双向电磁加载三轴SHPB测试系统，测试系统主要由电磁脉冲发射系统、轴压伺服控制加载系统、围压伺服控制加载系统、温度控制系统、渗透压加载系统、杆件系统和数据监测与采集系统组成。该系统在传统的SHPB基础上，创新性的引入围压、温度和渗透压实时加载和控制系统，旨在解决现有试验装置无法模拟深部岩体在温度‑压力‑渗透压以及动态扰动荷载耦合作用下的岩体动力学响应研究的技术难题。

主权项：1.一种温度-压力-渗透压耦合双向电磁加载三轴SHPB测试系统，SHPB为霍普金森杆，其特征在于：其包括支撑平台（1）、左侧轴压加载固定挡板（2）、左侧轴压加载油缸（3）、左侧轴压加载活塞（4）、左侧电磁脉冲激发腔（5）、左侧电磁脉冲激发腔支座（6）、连杆（7）、左侧应力波加载杆（8）、应力波加载杆支座（9）、电阻应变片（10）、右侧轴压加载固定挡板（11）、右侧轴压加载油缸（12）、右侧轴压加载活塞（13）、右侧电磁脉冲激发腔（14）、右侧电磁脉冲激发腔支座（15）、右侧应力波加载杆（16）、围压加载缸围挡（17）、围压加载缸（18）、螺杆（19）、围压加载进油口（20）、围压加载排气口（21）、围压加载排气口密封塞（22）、围压油表（23）、温度系统外接电源出口（26）、智能温控热电偶与温度传感器（27）、耐高温抗磨橡胶套（28）以及测试试样（29）；测试系统以测试试样（29）为中心，呈左右对称形式布置，其中左侧轴压加载固定挡板（2）和右侧轴压加载固定挡板（11）分别固定于支撑平台（1）的左右两端，左侧轴压加载固定挡板（2）和右侧轴压加载固定挡板（11）中心和四周分别设置中心安装孔和四周安装孔，左侧轴压加载油缸（3）和右侧轴压加载油缸（12）分别穿过左侧轴压加载固定挡板（2）和右侧轴压加载固定挡板（11）的中心安装孔，并与之焊接形成整体结构，此外，左侧轴压加载固定挡板（2）和右侧轴压加载固定挡板（11）通过连杆（7）穿过其周边的四周安装孔而将二者连接成整体，并进而与支持平台构成一整体框架系统；左侧电磁脉冲激发腔（5）由左侧电磁脉冲激发腔支座（6）支撑并安置在支撑平台（1）上，通过左侧轴压加载油缸（3）的增压和减压控制左侧轴压加载活塞（4）的移动，其中左侧电磁脉冲激发腔（5）的左端部与左侧轴压加载活塞（4）的右端部自由贴合接触，将左侧轴压加载油缸（3）提供的静态轴压通过左侧轴压加载活塞（4）传递至左侧电磁脉冲激发腔（5）；左侧应力波加载杆（8）由应力波加载杆支座（9）支撑并安置在支撑平台（1）上，其中左侧应力波加载杆（8）的左端部与左侧电磁脉冲激发腔（5）的右端面自由贴合接触，一方面用于将传递至左侧电磁脉冲激发腔（5）的静态轴压进一步传递至左侧应力波加载杆（8）并最终作用于测试试样（29），另一方面用于将左侧电磁脉冲激发腔（5）产生的入射应力波输入至左侧应力波加载杆（8）并沿其轴线方向传播直至给测试试样（29）施加从左至右的动态荷载；同理，右侧电磁脉冲激发腔（14）由右侧电磁脉冲激发腔支座（15）支撑并安置在支撑平台（1）上，通过右侧轴压加载油缸（12）的增压和减压控制右侧轴压加载活塞（13）的移动，其中右侧电磁脉冲激发腔（14）的右端部与右侧轴压加载活塞（13）的左端部自由贴合接触，用于将右侧轴压加载油缸（12）提供的静态轴压通过右侧轴压加载活塞（13）传递至右侧电磁脉冲激发腔（14）；右侧应力波加载杆（16）由应力波加载杆支座（9）支撑并安置在支撑平台（1）上，其中右侧应力波加载杆（16）的右端部与右侧电磁脉冲激发腔（14）的左端面自由贴合接触，一方面用于将传递至右侧电磁脉冲激发腔（14）的静态轴压进一步传递至右侧应力波加载杆（16）并最终作用于测试试样（29），另一方面用于将右侧电磁脉冲激发腔（14）产生的入射应力波输入至右侧应力波加载杆（16）并沿其轴线方向传播直至给测试试样（29）施加从右至左的动态荷载；左侧应力波加载杆（8）和右侧应力波加载杆（16）上设置电阻应变片（10）；围压加载缸围挡（17）、围压加载缸（18）、螺杆（19）、围压加载进油口（20）、围压加载排气口（21）、围压加载排气口密封塞（22）以及围压油表（23）构成围压加载装置，其中围压加载缸围挡（17）的中心和四周分别设置有中心安装孔和四周安装孔，用于分别将左侧应力波加载杆（8）和右侧应力波加载杆（16）穿过中心安装孔伸入围压加载缸（18）的内部与测试试样（29）接触，螺杆（19）通过围压加载缸围挡的四周安装孔将围压加载缸围挡（17）和围压加载缸（18）连接为一整体结构并安置在支撑平台（1）上，此外，围压加载缸围挡（17）的右侧围挡中心安装孔下部和上部分别设有围压加载进油口（20）和围压加载排气口（21），通过围压加载进油口（20）和围压加载排气口（21）将围压加载装置构成连通回路，用于将液压油泵入围压加载缸（18），对包裹在耐高温抗磨橡胶套（28）中的测试试样（29）施加环向静态围压，围压加载排气口（21）外侧配有围压加载排气口密封塞（22），静态围压压力大小通过围压油表（23）进行显示；温度控制装置包括温度系统外接电源出口（26）和智能温控热电偶与温度传感器（27），用于为测试试样（29）提供升温并维持温度在设定值，加热时，通过控制系统控制智能温控热电偶与温度传感器（27）以实验设定的升温速率将输送至围压加载缸（18）内的液压油升温并将热量传递给包裹在耐高温抗磨橡胶套（28）中的测试试样（29），智能温控热电偶与温度传感器（27）为环状结构并内置于围压加载缸（18）的环向缸壁内，智能温控热电偶与温度传感器（27）由控制系统控制其升温速率，并反馈实时温度到显示系统，确保加热至预定温度；通过控制系统控制热电偶，设置升温速率和温度范围，然后通过智能温度控制传感器反馈实时温度到显示系统，确保加热至预定温度，加热至预定温度后，开展岩石动力学试验，实现原位控制立方体试样至指定温度；还包括渗透压加载装置，所述渗透压加载装置包括左侧渗透压管道（24）和右侧渗透压管道（25），其中左侧渗透压管道（24）和右侧渗透压管道（25）的孔径和长度均相同，二者分别内置于左侧应力波加载杆（8）的右端部和右侧应力波加载杆（16）的左端部，并与测试试样加载端面直接接触，渗透压施加时，通过从左侧渗透压管道（24）注入具有设定压力的渗透液，渗透液在渗透压的驱动下通过测试试样（29）的内部连通的孔网通道从右侧渗透压管道（25）排出，并维持渗透压恒定在设定值。

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