1.一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:在试验台(15)上固定有内外两块限位板(10),内外两块限位板(10)均垂直于试验台(15)的台面,且内外两块限位板(10)呈平行设置,在内外两块限位板(10)之间滑动安装有若干层左侧预制钢板(41)与右侧预制钢板(42),左侧预制钢板(41)垂直于试验台(15)并垂直于限位板(10)的台面,右侧预制钢板(42)垂直于试验台(15)并垂直于限位板(10)的台面,同一层中的左侧预制钢板(41)的宽度与右侧预制钢板(42)的宽度相等,位于最上层的左侧预制钢板(41)的上端面、右侧预制钢板(42)的上端面与内外两块限位板(10)的上端面平齐,在左侧预制钢板(41)左侧的试验台(15)上固定有霍普金森压杆控制器(7),在霍普金森压杆控制器(7)上安装有数量与预制钢板层数相同的霍普金森压杆(5),每根霍普金森压杆(5)的右端部均对准与其对应的左侧预制钢板(41)的左侧壁几何中心进行固定,在右侧预制钢板(42)右侧的试验台(15)上固定有水平方向恒压控制器(8),在水平方向恒压控制器(8)上安装有数量与预制钢板层数相同的水平方向恒压杆(6),每根水平方向恒压杆(6)的左端部均对准与其对应的右侧预制钢板(42)的右侧壁几何中心进行固定,在右侧预制钢板(42)的右侧壁上固定有声发射探测头(9);
由左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)与内外两块限位板(10)构成岩土层(11)的填充空间,在填充空间内放置待测的岩土层(11),岩土层(11)的上表面与左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)的上端面平齐,岩土层(11)的下表面与左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)的下端面平齐,在岩土层(11)内埋设位移传感器(14)与土压力盒(13);
在最上层填充空间的上方设有竖直方向加载控制器(16),在竖直方向加载控制器(16)上安装有若干竖直方向恒压杆(1),竖直方向恒压杆(1)的下端部固定有刚性板(2),在刚性板(2)的下表面固定有柔性垫(3);
还包括试验数据采集器(100)、计算机主机(200)与显示器(300);声发射探测头(9)、位移传感器(14)、土压力盒(13)均与试验数据采集器(100)相连,试验数据采集器(100)、霍普金森压杆控制器(7)、水平方向恒压控制器(8)以及竖直方向加载控制器(16)均与计算机主机(200)连接,计算机主机(200)与显示器(300)连接。
2.根据权利要求1所述的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:所述位移传感器(14)与土压力盒(13)均设置在岩土层(11)内层厚中部位置并对应于水平方向恒压杆(6)的左端部与霍普金森压杆(5)的右端部之间位置,位移传感器(14)与土压力盒(13)之间间隔一段距离。
3.根据权利要求1所述的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:在右侧预制钢板(42)的右侧壁上并沿水平方向恒压杆(6)为中心均设3个声发射探测头(9)。
4.根据权利要求1所述的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:所述岩土层(11)的填充空间为长方体型。
5.一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验方法包括以下步骤:
a:将霍普金森压杆控制器(7)、水平方向恒压控制器(8)均与计算机主机(200)相连,计算机主机(200)与显示器(300)连接;根据每实验岩土层(11)厚度将霍普金森压杆控制器(7)的每根霍普金森压杆(5)与对应的左侧预制钢板(41)的几何中心固定、将水平方向恒压控制器(8)的水平方向恒压杆(6)与对应的右侧预制钢板(42)的几何中心固定,保证内外两块限位板(10)在试验台(15)上的安装位置正确,使左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)可沿两限位板(10)间可水平方向自由滑动;
b:将每岩土层(11)按相似模拟要求分层填充到由左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)与内外两块限位板(10)构成的填充空间内,填充过程中将用于监测岩土层(11)内土体位移参数的位移传感器(14)与用于监测岩土层(11)内土体压力参数的土压力盒(13)埋设在岩土层(11)内;
c:将用于监测岩土层(11)内土体能量释放参数的声发射探测头(9)固定到右侧预制钢板(42)的右侧壁上,确保声发射探测头(9)与右侧预制钢板(42)贴合紧密不松动,将声发射探测头(9)、位移传感器(14)、土压力盒(13)均与试验数据采集器(100)相连,试验数据采集器(100)与计算机主机(200)相连;
d:将竖直方向加载控制器(16)与计算机主机(200)相连,根据实验要求,竖直方向加载控制器(16)通过竖直方向恒压杆(1)、刚性板(2)与柔性垫(3)将竖直方向上的恒压均匀加载到位于最上层的岩土层(11)上;
e:根据实验要求,霍普金森压杆控制器(7)对每一岩土层(11)施加不同动载或者相同动载,在水平方向恒压杆(6)和竖直方向恒压杆(1)的恒压作用下,岩土层(11)内会发生应力集中、变形;
f:试验数据采集器(100)实时对整个动加载和静加载过程中的位移传感器(14)所监测到的岩土层(11)内的土体位移参数、土压力盒(13)所监测到的岩土层(11)内土体的压力参数以及声发射探测头(9)所监测到的能量释放参数进行数据采集;
g:将试验数据采集器(100)采集到的信息传输到计算机主机(200)上进行数据分析,可得出实验岩土层(11)整个动加载和静加载的过程中的位移情况、压力情况与能量释放情况并在显示器(300)上进行显示。