(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 202210396083.5 (22)申请日 2022.04.15 (71)申请人 东北大学 地址 110000 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 (72)发明人 高学鹏　潘一山　王伟　 (74)专利代理 机构 郑州豫开专利代理事务所 (普通合伙) 41131 专利代理师 朱俊峰 (51)Int.Cl. G01N 3/20(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 双向动静加载三点弯曲试验装置及其试验 方法 (57)摘要 双向动静加载三点弯曲试验装置及其试验 方法， 包括刚性框架、 支撑组件、 水平支撑座、 垂 直动静加载装置、 水平动静加载装置、 计算机控 制系统和监测数据采集系统， 支撑组件设置在刚 性框架底部， 刚性框架顶部设有透孔， 垂直动静 加载装置设置在刚性框架顶部的透孔内并向下 施加压力， 水平动静加载装置设置在刚性框架左 侧并向右施加压力， 水平支 撑座设置在刚性框架 右侧。 本发 明能够实现三点弯曲试验在水平方向 和垂直方向同时加载， 能够更好地模拟煤矿现场 开采、 爆破等动载扰动对岩层断裂的影响， 模拟 试验结果更切合实际。 权利要求书2页 说明书5页 附图7页 CN 114813390 A 2022.07.29 CN 114813390 A 1.双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 包括刚性框架、 支撑组件、 水平支撑 座、 垂直动静加载装置、 水平动静加载装置、 计算机控制系统和监测数据采集系统， 支撑组 件设置在刚性框架底部， 刚性框架顶部设有透孔， 垂直动静加载装置设置在刚性框架顶部 的透孔内并向下施加压力， 水平动静加载装置设置在刚性框架左侧并向右施加压力， 水平 支撑座设置在刚性框架右侧， 计算机控制系统通过控制线缆分别与 垂直动静加载装置和水 平动静加载装置连接， 监测数据采集系统设置在刚性框架的前侧用于采集岩石试件的三点 弯曲试验数据， 监测数据采集系统通过 数据线与计算机控制系统连接 。 2.根据权利要求1所述的双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 支撑组件包括 基座和两个支撑架， 基座水平设置在刚性框架底部， 两个支撑架均设置在基座上并左右间 隔布置， 基座上沿左右水平方向开设有一条导向槽， 两个支撑架底部分别设有一条滑动设 在导向槽内的滑轨， 基座前侧沿左右方向设有刻度。 3.根据权利要求2所述的双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 垂直动静加载 装置包括设在刚性框架顶部的垂直动载装置， 垂直动载装置包括垂直加载柱， 垂直加载柱 内设有垂直激振器， 垂直加载柱下端设有与垂直激振器传动连接的垂直传力压头， 垂直传 力压头底部设有垂直加载头 。 4.根据权利要求3所述的双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 水平动静加载 装置包括液压千斤顶和设在液压千斤顶右侧的水平动载装置， 水平动载装置包括水平加载 柱， 液压千斤顶和水平加载柱的动力输出端均水平朝右设置， 液压千斤顶左端固定设在刚 性框架左侧， 水平加载柱左端固定 设在液压千斤顶右端面， 水平加载柱内设有 水平激振器， 水平加载柱 右端设有与水平激振器传动连接的水平传力压 头。 5.根据权利要求4所述的双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 基座上在两个 支撑架之间设有旋转升降台， 旋转升降台包括垂直设置螺纹柱， 螺纹柱下端固定设在基座 上， 螺纹柱上部 螺纹连接有 套管， 套管 上端水平固定设有旋转平台。 6.根据权利要求5述的双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 监测数据采集系 统包括散斑工业相机、 声发射监测仪和声发射探头， 声发射探头布置在岩石试件表面， 声发 射监测仪与声发射探头通过有线或无线信号传输， 散斑工业相机设置在岩石 试件前方并实 时拍摄岩石试件表面变形状况。 7.根据权利要求5述的双向动静加载三点弯曲试验装置， 其特征在于： 支撑架上端具有 圆形倒角。 8.采用如权利要求7述的双向动静加载三点弯曲试验装置的试验方法， 其特征在于： 包 括以下步骤： （1） 根据工程现场条件， 选择合适的岩石试验材料， 并进行实验室切磨加为长方体的岩 石试件； （2） 对岩石试件的前侧面喷涂一层黑色哑光漆， 待漆干后用白色哑光漆喷涂若干散斑 标记点； （3） 将试验装置的刚性框架放置于伺服试验机的试验台， 调整试验机压头高度并与垂 直动态加载装置进行固定， 伺服试验机负责提供垂直方向的静态力加载； （4） 调整两个支撑架在基座上左右间隔的位置， 将岩石试件放置于两个支撑架上方， 喷 涂散斑标记点的一侧朝向前， 左侧支撑架上端的支撑点距离岩石试件左侧边缘25mm， 右侧权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813390 A 2支撑架上端的支撑点距离岩石 试件右侧边缘25 mm； 岩石试件右侧面与水平支撑座左侧面贴 合， 操控液压千斤顶驱动水平加载柱向右位移， 使水平传力压头右侧 面与岩石试件左侧 面 贴合； （5） 将垂直动静加载装置、 水平动静加载装置分别与计算机控制系统通过控制线缆连 接， 计算机控制系统负责控制垂直及水平方向的压力加载； （6） 在岩石试件表面布置声发射传感器， 用来捕捉岩石破裂声发射信息， 声发射传感器 与接入监测数据采集系统的声发射 监测仪信号连接； （7） 在正对岩石试件的前方1m处架设散斑工业相机， 用来捕捉岩石试件变形信息， 散斑 工业相机通过信号线连接计算机控制系统； （8） 通过操作计算机控制系统， 伺服试验机提供垂直方向的静态力加载， 垂直激振器提 供垂直方向的动态力加载， 液压千斤顶提供水平方向的静态力加载， 水平激振器提供水平 方向的动态力加载， 岩石试件在垂直和水平方向受到动静力的加载， 监测数据采集系统对 试验数据实时采集； （9） 岩石试件断裂后， 试验结束， 数据保存、 处理， 分析水平荷载及动载作用下的岩石断 裂行为参数。 9.根据如权利要求8述的双向动静加载三点弯曲试验装置的试验方法， 其特征在于： 在 步骤 （8） 对岩石 试件在垂 直和水平方向加载动静力的之前， 转动套 管， 使旋转平台向上移动 到距离岩石试件底面10~50mm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813390 A 3