CN104181029B - 一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置及方法，该装置适用于测定岩石试件在轴向静载（和围压）压缩作用下的松弛性能，可通过调整手动摇柄，利用蜗轮蜗杆带动轴压加载板上的透射杆前后移动，实现传动杆对试件分级位移加载、位移保持恒定条件下的松弛试验；该装置能够对岩样施加稳定的轴向静载（和围压），再可通过调整摆锤施加轴向的动力冲击载荷，以使岩样破裂，测试处于长期松弛状态下岩石受到冲击载荷后的力学性能。本发明可以研究岩石在长期的松弛效应和瞬时的动态扰动作用下的力学响应特征和破坏机理，对于评价地下开挖空间的稳定性和设计地下岩石工程的永久支护有着重要的理论意义。

Description

一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置及方法

技术领域

本发明属于岩石流变学和动力学技术领域，具体涉及到一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置及方法。

背景技术

在岩体工程中应力流变现象随处可见，例如一些地下硐室、巷道、隧道等开挖支护之后经过一段时间岩石会发生流变现象，而这些流变现象往往包含岩石的蠕变和松弛。对于处于流变的岩体，在采场的爆破载荷的扰动下，流变效应会愈加明显，有可能发生加速流变，从而引起矿山动力灾害的发生。特别是深部矿山地下开采往往面临着如岩爆、突水、顶板大面积来压及采空区失稳等灾害，这些现象都涉及到岩石或岩体长期的松弛效应和瞬时的动态扰动相结合作用问题。岩石的松弛效应是一个长期的过程，而爆破、机械振动等动态扰动对于岩石影响是一个瞬时影响，两者在时间尺度上相差较大，所以很少有人在试验中考虑这两种效应的共同作用对岩石力学性能的影响。因此，研究动态扰动影响下岩石的松弛效应对于评价地下开挖空间的稳定性和设计地下岩石工程的永久支护有着重要的理论意义。

尽管人们已经认识到了岩石松弛效应研究的重要性，但是由于在进行应力松弛试验时需要控制岩石试样的应变不变，要求实验设备具有长时间保持恒定位移加载的性能，试验技术难度较大，相关的研究较少。在动态扰动对于岩石松弛效应的影响方面，目前还鲜有这方面的文献报道，更没有相关的试验装置和试验方法。

而岩石试样的实验室流变试验受到研究者的高度重视，20世纪初，国外学者D. T.Griggs (1965年)、J. Handing (1957年)、H. C. Heard (1982年)和M. S. Paterson(1970年)等人研发了不同类型的流变实验装置；国内学者于怀昌、熊良宵等利用具有伺服电机的岩石流变试验装置，对岩石进行三轴及双轴松弛试验；邬爱清、周楚良等发明了液压伺服控制岩石三轴流变试验装置，为人们研究复杂应力状态下的岩石流变现象提供条件。高延法等关注了动态扰动对于流变效用的影响，利用冲击砝码及爆炸物对长期处于蠕变状态下的岩石进行动态扰动，以研究蠕变过程的动态扰动效应，但目前的工作仅限于动态扰动对于蠕变过程的影响，尚没有研究涉及动态扰动对岩石松弛效应的影响，更缺少这方面的的试验装置和试验方法。

在动态扰动加载方式方面，目前动态扰动流变试验装置采用的是引爆雷管爆炸冲击加载、落锤重力冲击加载等，精确控制冲头冲击入射杆的速度比较困难。对于岩石的动态扰动试验而言，在低应变率区，材料对应变率不敏感，在高应变率区，材料对应变率很敏感，中应变率区则是材料性能由应变率不敏感到应变率敏感的转变区，因此，研发适宜于中应变率（）扰动条件下岩石流变试验装置，对于研究处于流变状态的岩石在中应变率的动态扰动下的力学响应特征是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实现对岩石在长期的松弛效应和瞬时的动态扰动作用下进行研究的摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，包括实验平台、固定在实验平台前端的岩石松弛实验装置、固定在实验平台后端的产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置和固定在岩石松弛实验装置和产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置之间的液压加载装置；所述岩石松弛实验装置包括轴压加载框架、入射杆、手动摇柄和透射杆；所述轴压加载框架固定在实验平台上，轴压加载框架包括两个相对设置的左固定台和右固定台，左固定台的一侧设有轴压加载板，右固定台上设有圆孔；所述手动摇柄固定在左固定台上，手动摇柄通过蜗轮蜗杆传动组件与轴压加载板连接，用于控制轴压加载板的前后移动；所述液压加载装置包括三轴压力室和用于对三轴压力室内的试样进行围压加载的液压系统；所述三轴压力室固定在入射杆和透射杆之间；所述透射杆的一端与轴压加载板拆卸相连，另一端与三轴压力室的一端连接，透射杆上粘有应变片，透射杆的下方设有校准支座，校准支座固定在实验平台上；所述应变片与用于对实验数据进行采集的数据采集系统连接；所述三轴压力室通过进油管道与液压系统连接，通过液压系统实现对三轴压力室的围压加载；所述入射杆的一端与插入右固定台上的圆孔中，另一端通过套筒连接有轴向压力传感器；所述轴向压力传感器与数据采集系统连接；所述产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置包括固定在实验平台后端的摆锤支架、装置在摆锤支架上的摆锤、固定在实验平台上的导向板和装置在导向板上的冲击杆；所述导向板上设有导向孔，导向板位于摆锤支架与液压加载装置之间；所述冲击杆的顶端穿过导向孔与岩石松弛实验装置上的入射杆同轴线对应，冲击杆的下方设有用于支撑固定的校准支座，校准支座固定在实验平台上；所述摆锤位于冲击杆的后侧与冲击杆的后端同轴线对应。

作为本发明的进一步方案，所述数据采集系统包括位移传感器、前置信号放大器、示波记录仪、交换机和计算机；所述位移传感器的数量为两个，其中一个位移传感器的探头与右固定台的外侧边垂直固定，另一个位移传感器的探头与垫片垂直固定，两个位移传感器均与示波记录仪连接；所述前置信号放大器的输入端分别与应变片和轴向压力传感器连接，前置信号放大器的输出端与示波记录仪的输入端连接，示波记录仪的输出端与交换机的输入端连接，交换机的输出端与计算机连接，轴向压力传感器和应变片输出信号通过前置信号放大器放大，输入到示波记录仪内，位移传感器输出的信号直接输入到示波记录仪内，示波记录仪通过交换机与计算机相连接实现实时数据采集。

作为本发明的进一步方案，液压加载装置包括轴压加载油缸、储能器、液控单向阀、手动控压阀、手动油泵、三轴压力室和油箱，其中，储能器与轴压加载油缸和液控单相阀连接，液控单相阀安装储能器与油箱之间的进油管路上，液控单相阀用于控制进入轴压加载油缸的压力油；围压进油开关（高压）安装三轴压力室与油箱之间的进油管路上，用于控制进入三轴压力室的压力油，油箱通过手动油泵把油箱里的油通过输油管进入三轴压力室内，对三轴压力室内的试样进行围压加载。轴压加载油缸与三轴压力室之间的进油管道上安装有油缸表开关（高压）和围压表开关（高压），油缸表开关（高压）和围压表开关（高压）之间安装有高压表，储能器经围压回油开关连接回油管路；所述手动油泵与进油管道连接，用于向三轴压力室进行打压。

作为本发明的进一步方案，所述入射杆为两端变截面杆，入射杆小直径的一端插入右固定台上的圆孔中，入射杆大直径的一端通过套筒与轴向压力传感器相连，轴向压力传感器紧贴三轴压力室的另一端。

作为本发明的进一步方案，所述摆锤包括固定在摆锤支架上的锤杆和连接在锤杆上的锤头，摆锤和摆锤支架连接处装有刻度盘和指针。

作为本发明的进一步方案，所述透射杆和三轴压力室相接处设有垫片。

作为本发明的进一步方案，所述冲击杆上粘有应变片，所述应变片的输出端与数据采集系统中的前置放大器连接。

作为本发明的进一步方案，所述三轴压力室内装有试件，试件为岩石试件。

作为本发明的进一步方案，所述位移传感器为LVDT直线式位移传感器。

作为本发明的进一步方案，所述示波记录仪为DL750示波记录仪。

一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验方法，包括以下步骤：

(1) 通过套筒将轴向压力传感器与入射杆套紧，调整支撑冲击杆、入射杆和透射杆的校准支座的高度和位置，对正透射杆、轴向压力传感器、入射杆及冲击杆的中心，使它们在同一水平直线上；

(2) 根据试件的长度，转动手动摇柄调整透射杆的位置，将试件放置在三轴压力室内，然后夹在透射杆与轴向压力传感器之间，垫片夹在透射杆与带有试件的三轴压力室之间，并保证三轴压力室的中心、垫片、轴向压力传感器和透射杆的中心对正，转动手动摇柄，夹紧试样；

(3) 用夹具将两个位移传感器分别固定靠近垫片和右固定台的底座上，并使位移传感器的探头分别与垫片和右固定台的端部垂直，将位移传感器和前置放大器输出端与示波记录仪连接，将位移传感器、压力传感器、示波记录仪、交换机及计算机均与电源连接，打开示波记录仪、交换机及计算机；

(4) 启动围压加载装置，对试件预加围压,具体操作步骤如下：

首先连接好油管，将液压油注入油箱内，关闭油缸表开关和围压回油开关；打开围压进油开关和围压表开关，用右手握住手动油泵上下反复对三轴压力室进行打压，观察高压表变化，当达到所要压力时停止打压；

(5) 当围压达到预加值，转动手动摇柄，对岩石试件进行准静态加载，达到预定位移时停止转动手动摇柄，保持试件状态不变，通过示波记录仪和计算机进行长时间松弛试验数据的记录和储存；

(6) 试件松弛到预定时期后，根据施加扰动荷载的应力水平，调整摆锤的摆角；

(7) 放开摆锤进行冲击扰动试验，并通过示波记录仪和计算机进行动态扰动试验数据的记录和储存。

综上所述，本发明与以往技术相比具有以下有益效果：

1、本发明装置适用于测定岩石试件在轴向静载（和围压）压缩作用下的松弛性能，可通过调整手动摇柄，利用蜗轮蜗杆带动轴压加载板上的透射杆前后移动，实现传动杆对试件分级位移加载、位移保持恒定条件下的松弛试验；

2、本发明装置能够对岩样施加稳定的轴向静载（和围压），再可通过调整摆锤施加轴向的动力冲击载荷，以使岩样破裂，测试处于长期松弛状态下岩石受到冲击载荷后的力学性能；该装置采用摆锤作为动力源，摆锤作为一种动力加载装置在测定岩石处于松弛状态下的动态扰动时，可以通过精确控制摆锤的摆角控制锤头冲击入射杆的速度，产生应力波易于控制，可重复性好；

综上所述，本发明可以研究岩石在长期的松弛效应和瞬时的动态扰动作用下的力学响应特征和破坏机理，对于评价地下开挖空间的稳定性和设计地下岩石工程的永久支护有着重要的理论意义。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明所述液压系统工作原理图；

图3是锤头在不同冲击速度下冲击扰动试验产生的入射波波形图；

图4是松弛试验结果过程中单级加载方式岩石试件受到应力-时间全程曲线图；

图5是松弛试验结果过程中多级加载方式岩石试件受到应力-时间全程曲线图；

图中，1-实验平台，2-岩石松弛实验装置，2-1-入射杆，2-2-手动摇柄，2-3-透射杆，2-4-轴压加载板，2-5-左固定台，2-6-右固定台，3-产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置，3-1-摆锤支架，3-2-摆锤，3-3-导向板，3-4-冲击杆，3-5-应变片，3-6-刻度盘，3-7-指针，4-液压加载装置，4-1-轴压加载油缸，4-2-储能器，4-3-液控单相阀，4-4-手动控压阀，4-5-安全阀（高压），4-6-液位计，4-7-吸油过滤器，4-8-手动油泵，4-9-安全阀（低压），4-10-围压进油开关（高压），4-11-油缸表开关（高压），4-12-围压表开关（高压），4-13-围压回油开关（排油），4-14—排气孔，4-15—高压表，4-16-进油管道，4-17-三轴压力室，5-套筒，6-校准支座，7-轴向压力传感器，8-位移传感器，9-前置信号放大器，10-示波记录仪，11-交换机，12-计算机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，包括实验平台1、固定在实验平台1前端的岩石松弛实验装置2、固定在实验平台1后端的产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置3和固定在岩石松弛实验装置2和产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置3之间的液压加载装置4；所述岩石松弛实验装置2包括轴压加载框架、入射杆2-1、手动摇柄2-2和透射杆2-3；所述轴压加载框架固定在实验平台1上，轴压加载框架包括两个相对设置的左固定台2-5和右固定台2-6，左固定台2-5的一侧设有轴压加载板2-4，右固定台2-6上设有圆孔；所述手动摇柄2-2固定在左固定台2-5上，手动摇柄2-2通过蜗轮蜗杆传动组件与轴压加载板2-4连接，用于控制轴压加载板2-4的前后移动；所述液压加载装置4包括三轴压力室4-17和用于对三轴压力室4-17内的试样进行围压加载的液压系统；所述三轴压力室4-17固定在入射杆2-1和透射杆2-3之间，透射杆2-3与三轴压力室4-17相接处设有垫片，三轴压力室4-17内装有试件；所述透射杆2-3的一端与轴压加载板2-4拆卸相连，另一端与三轴压力室4-17的一端连接，透射杆2-3上粘有应变片，透射杆2-3的下方设有校准支座6，校准支座6固定在实验平台1上；所述应变片与数据采集装置连接；所述三轴压力室4-17通过进油管道4-16与液压系统连接，通过液压系统实现对三轴压力室4-17的围压加载；所述入射杆2-1为两端变截面杆，入射杆2-1小直径的一端插入右固定台2-6上的圆孔中，入射杆2-1大直径的一端通过套筒5与轴向压力传感器7相连，轴向压力传感器7紧贴三轴压力室4-17的另一端连接，轴向压力传感器7与用于对实验数据进行采集的数据采集装置连接；所述产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置3包括固定在实验平台1后端的摆锤支架3-1、装置在摆锤支架上的摆锤3-2、固定在实验平台1上的导向板3-3和装置在导向板上的冲击杆3-4；所述导向板3-3上设有导向孔，导向板3-3位于摆锤支架3-1与围压加载装置4之间；所述冲击杆3-4的顶端穿过导向孔与岩石松弛实验装置2上的入射杆2-1同轴线对应，冲击杆3-4的下方设有用于支撑固定的校准支座6，校准支座6固定在实验平台1上，冲击杆3-4上粘有应变片3-5，应变片3-5的输出端数据采集系统连接；所述摆锤3-2包括固定在摆锤支架上锤杆和连接在锤杆上的锤头，摆锤3-2和摆锤支架3-1连接处装有刻度盘3-6和指针3-7，用于显示摆锤3-2的摆动弧度，摆锤3-2位于冲击杆3-4的后侧与冲击杆3-4的后端同轴线对应。

其中，数据采集系统包括位移传感器8、前置信号放大器9、示波记录仪10、交换机11和计算机12；所述位移传感器8的数量为两个，其中一个位移传感器8的探头与右固定台2-6的外侧边垂直固定，另一个位移传感器8的探头与垫片垂直固定，两个位移传感器8均与示波记录仪10连接；所述前置信号放大器9的输入端分别与应变片和轴向压力传感器7连接，前置信号放大器9的输出端与示波记录仪10的输入端连接，示波记录仪10的输出端与交换机11的输入端连接，交换机11的输出端与计算机12连接，轴向压力传感器7和应变片输出信号通过前置信号放大器9放大，输入到示波记录仪10内，位移传感器8输出的信号直接输入到示波记录仪10内，示波记录仪10通过交换机11计算机12相连接实现实时数据采集。

如图2所示，液压系统包括轴压加载油缸4-1、储能器4-2、液控单向阀4-3、手动控压阀4-4、手动油泵4-8、三轴压力室4-17和油箱4-18，其中，储能器4-2与轴压加载油缸4-1和液控单相阀4-3连接，液控单相阀4-3安装储能器4-2与油箱4-18之间的进油管路上，液控单相阀4-3用于控制进入轴压加载油缸4-1的压力油；围压进油开关（高压）4-10安装三轴压力室4-17与油箱4-18之间的进油管路上，用于控制进入三轴压力室4-17的压力油，油箱4-18通过手动油泵4-8把油箱里的油通过输油管4-16进入三轴压力室4-17内，对三轴压力室4-17内的试样进行围压加载。轴压加载油缸4-1与三轴压力室4-17之间的进油管道4-16上安装有油缸表开关（高压）4-11和围压表开关（高压）4-12，油缸表开关（高压）4-11和围压表开关（高压）4-12之间安装有高压表4-15，储能器4-2经围压回油开关4-13连接回油管路；所述手动油泵4-8与进油管道4-16连接，用于向三轴压力室4-17进行打压。

本实施例中位移传感器8采用LVDT直线式位移传感器，示波记录仪10采用DL750示波记录仪。

一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验方法，包括以下步骤：

(1) 通过套筒5将轴向压力传感器7与入射杆2-1套紧，调整支撑冲击杆3-4、入射杆2-1和透射杆2-3的校准支座6的高度和位置，对正透射杆2-3、轴向压力传感器7、入射杆2-1及冲击杆3-4的中心，使它们在同一水平直线上；

(2) 根据试件的长度，转动手动摇柄2-2调整透射杆2-3的位置，将试件放置在三轴压力室4-17内，然后夹在透射杆2-3与轴向压力传感器7之间，垫片夹在透射杆2-3与带有试件的三轴压力室4-17之间，并保证三轴压力室4-17的中心、垫片、轴向压力传感器7和透射杆2-3的中心对正，转动手动摇柄2-2，夹紧试样；

(3) 用夹具将两个位移传感器8分别固定靠近垫片和右固定台2-6底座上，并使位移传感器8的探头分别与垫片和右固定台2-6的端部垂直，将位移传感器8和前置放大器9输出端与示波记录仪10连接，将位移传感器8、压力传感器7、示波记录仪10、交换机11及计算机12均与电源连接，打开示波记录仪10、交换机11及计算机12；

(4) 启动液压加载装置4，对试件预加围压，具体过程如下:

首先连接好油管，将液压油注入油箱4-18内，关闭油缸表开关4-11和围压回油开关4-13；打开围压进油开关4-10，围压表开关4-12，用右手握住手动油泵4-8上下反复对三轴压力室4-17进行打压，观察高压表4-15变化，当达到所要压力时停止打压；

(5) 当围压达到预加值，转动手动摇柄2-2，按照0.07mm/min的位移加载速率对岩石试件进行准静态加载，达到预定位移时停止转动手动摇柄2-2，保持试件状态不变，通过示波记录仪10和计算机12进行长时间松弛试验数据的记录和储存；

(6) 试件松弛到预定时期后，根据施加扰动荷载的应力水平，调整摆锤3-2的摆角；

(7) 放开摆锤3-2进行冲击扰动试验，并通过示波记录仪10和计算机12进行动态扰动试验数据的记录和储存；

本发明的试验装置的主要技术参数：

加载速度：0-5.0m/s；

冲击能量：0-70J；

试件尺寸：直径为Φ50mm×25mm、Φ50mm×50mm和Φ50mm×100mm；

应变率：10⁰-10²；

静态载荷：0-400KN，手动预加轴向静载，最大欲加静载400KN；最大液动预加轴向静载400KN;

静围压：最大预加静围压40MPa，静围压控制精度高于±1%，控制时间不大于1min，液动预加轴向静压力控制精度高于±1%，控制时间不大于1min。

冲击试验的试验结果：

由图3可知，锤头在不同冲击速度下冲击试验，测得入射杆2-1上的入射波波形；当锤头冲击速度为2.0m/s和2.5m/s时；锤头应力达到峰值的时间近似为120μs，当锤头冲击速度为3.3m/s和4.2m/s时，锤头入射波峰值较小。

松弛试验的试验结果：

由图4可知，试件采用单级加载方式时，首先承受0.30%作用应变并保持荷载不变，此时应力为23.7MPa，应力初期下降速率很快，过12小时后下降速率减慢，在第6天后应力没有明显变化，此时应力18.3MPa，由此得知，初始应力松弛较快，尔后逐新减少，直至稳定(应力不再下降)。

由图5可知，砂岩松弛试验根据单轴抗压强度试验分两阶段加载。在第一阶段松弛的第10.0min，载荷加载到峰值13.10MPa，随着时间的推移，应力下降，在6.22天，应力降到11.10MPa；在6.22天进入第二阶段，在第二阶段松弛的第2.5min，载荷加载到峰值16.60MPa，随着时间的推移，应力下降，在14.5天，应力降到13.33MPa。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，包括实验平台、固定在实验平台前端的岩石松弛实验装置、固定在实验平台后端的产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置和固定在岩石松弛实验装置和产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置之间的液压加载装置；所述岩石松弛实验装置包括轴压加载框架、入射杆、手动摇柄和透射杆；所述轴压加载框架固定在实验平台上，轴压加载框架包括两个相对设置的左固定台和右固定台，左固定台的一侧设有轴压加载板，右固定台上设有圆孔；所述手动摇柄固定在左固定台上，手动摇柄通过蜗轮蜗杆传动组件与轴压加载板连接，用于控制轴压加载板的前后移动；所述液压加载装置包括三轴压力室和用于对三轴压力室内的试样进行围压加载的液压系统；所述三轴压力室固定在入射杆和透射杆之间，所述透射杆和三轴压力室相接处设有垫片；所述透射杆的一端与轴压加载板拆卸相连，另一端与三轴压力室的一端连接，透射杆上粘有应变片，透射杆的下方设有校准支座，校准支座固定在实验平台上；所述应变片与数据采集系统连接；所述三轴压力室通过进油管道与液压系统连接，通过液压系统实现对三轴压力室的围压加载；所述入射杆的一端插入右固定台上的圆孔中，另一端通过套筒连接有轴向压力传感器；所述轴向压力传感器与数据采集系统连接；所述产生中应变率动态扰动的摆锤加载装置包括固定在实验平台后端的摆锤支架、在摆锤支架上的摆锤、固定在实验平台上的导向板和在导向板上的冲击杆，所述的冲击杆上粘有应变片，且应变片的输出端与数据采集系统连接；所述导向板上设有导向孔，导向板位于摆锤支架与液压加载装置之间；所述冲击杆的顶端穿过导向孔与岩石松弛实验装置上的入射杆同轴线对应，冲击杆的下方设有用于支撑固定的校准支座，校准支座固定在实验平台上；所述摆锤位于冲击杆的后侧与冲击杆的后端同轴线对应。

2.根据权利要求1所述的一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，数据采集系统包括位移传感器、前置信号放大器、示波记录仪、交换机和计算机；所述位移传感器的数量为两个，其中一个位移传感器的探头与右固定台的外侧边垂直固定，另一个位移传感器的探头与垫片垂直固定，两个位移传感器均与示波记录仪连接；所述前置信号放大器的输入端分别与应变片和轴向压力传感器连接，前置信号放大器的输出端与示波记录仪的输入端连接，示波记录仪的输出端与交换机的输入端连接，交换机的输出端与计算机连接，轴向压力传感器和应变片输出信号通过前置信号放大器放大，输入到示波记录仪内，位移传感器输出的信号直接输入到示波记录仪内，示波记录仪通过交换机与计算机相连接实现实时数据采集。

3.根据权利要求1所述的一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，所述液压加载装置包括轴压加载油缸、储能器、液控单向阀、手动控压阀、手动油泵、三轴压力室和油箱，其中，储能器与轴压加载油缸和液控单相阀连接，液控单相阀安装在储能器与油箱之间的进油管路上，液控单相阀用于控制进入轴压加载油缸的压力油；围压进油开关安装在三轴压力室与油箱之间的进油管路上，用于控制进入三轴压力室的压力油，油箱通过手动油泵把油箱里的油通过输油管进入三轴压力室内，对三轴压力室内的试样进行围压加载，轴压加载油缸与三轴压力室之间的进油管道上安装有油缸表开关和围压表开关，油缸表开关和围压表开关之间安装有高压表，储能器经围压回油开关连接回油管路；所述手动油泵与输油管连接，用于向三轴压力室进行打压。

4.根据权利要求1所述的一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，所述入射杆为两端变截面杆，入射杆小直径的一端插入右固定台上的圆孔中，入射杆大直径的一端通过套筒与轴向压力传感器相连，轴向压力传感器紧贴三轴压力室的另一端。

5.根据权利要求1所述的一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，所述摆锤包括固定在摆锤支架上的锤杆和连接在锤杆上的锤头，摆锤和摆锤支架连接处装有刻度盘和指针。

6.根据权利要求1或2所述的一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，所述冲击杆上粘有应变片，所述应变片的输出端与数据采集系统中的前置放大器连接。

7.根据权利要求1所述的一种摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置，其特征是，所述三轴压力室内装有试件。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的摆锤加载中应变率扰动下岩石松弛的试验装置的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)通过套筒将轴向压力传感器与入射杆套紧，调整支撑冲击杆、入射杆和透射杆的校准支座的高度和位置，对正透射杆、轴向压力传感器、入射杆及冲击杆的中心，使它们在同一水平直线上；

(2)根据试件的长度，转动手动摇柄调整透射杆的位置，将试件放置在三轴压力室内，然后夹在透射杆与轴向压力传感器之间，垫片夹在透射杆与带有试件的三轴压力室之间，并保证三轴压力室的中心、垫片、轴向压力传感器和透射杆的中心对正，转动手动摇柄，夹紧试样；

(3)用夹具将两个位移传感器分别固定在靠近垫片和右固定台的底座上，并使位移传感器的探头分别与垫片和右固定台的端部垂直，将位移传感器和前置放大器输出端分别与示波记录仪连接，将位移传感器、压力传感器、示波记录仪、交换机及计算机均与电源连接，打开示波记录仪、交换机及计算机；

(4)启动液压加载装置，对试件预加围压,具体操作步骤如下：

首先连接好油管，将液压油注入油箱内，关闭油缸表开关和围压回油开关；打开围压进油开关和围压表开关，用右手握住手动油泵上下反复对三轴压力室进行打压，观察高压表变化，当达到所要压力时停止打压；

(5)当围压达到预加值，转动手动摇柄，对岩石试件进行准静态加载，达到预定位移时停止转动手动摇柄，保持试件状态不变，通过示波记录仪和计算机进行长时间松弛试验数据的记录和储存；

(6)试件松弛到预定时期后，根据施加扰动荷载的应力水平，调整摆锤的摆角；

(7)放开摆锤进行冲击扰动试验，并通过示波记录仪和计算机进行动态扰动试验数据的记录和储存。