1.一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置,其特征在于,包括分别位于岩石试样上方、上半部左侧、上半部右侧、下半部左侧、下半部右侧和下方的上加载器、左上加载机构、右上加载机构、左下加载器、右下加载器和下加载器,以及安装在下加载器下方的底部承台;
所述的上加载器、左上加载机构、右上加载机构、左下加载器、右下加载器和下加载器均能够按位移或按力加载,且左上加载机构、右上加载机构能够对岩石试样上半部左右两侧加载自上而下呈线性增大的梯度荷载,使得岩石试样能够处于上下表面为均布荷载,上半部左右两侧为梯度荷载,下半部左右两侧为均布荷载的状态。
2.一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,利用如权利要求1所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置,包括以下具体步骤:S1、安装准备:组装所述的深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置,并将待测岩石试样放置在所述装置中;
S2、施加岩石试样下方的竖向垂直荷载:先通过下加载器对岩石试样下方施加竖向垂直压力;然后观察压力表,调节上述竖向垂直压力的大小至预设值;
S3、施加岩石试样上半部左右两侧的侧向梯度荷载:调节左上加载机构、右上加载机构,分别对岩石试样上半部左右两侧施加侧向梯度压力;然后观察压力表,调节上述侧向梯度压力达到自上而下呈线性增大的预设值;
S4、施加岩石试样下半部左右两侧的侧向均布荷载:先通过左下加载器、右下加载器分别对岩石试样下半部左右两侧施加侧向均布压力;然后观察压力表,调节上述侧向均布压力的大小至预设值。
3.根据权利要求2所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的左上加载机构包括一个左上加载器,以及置于其与岩石试样之间的梯度弹性材料;
所述的右上加载机构包括一个右上加载器,以及置于其与岩石试样之间的梯度弹性材料;
所述的左上加载器、右上加载器能够按位移或按力加载,并对岩石试样上半部左右两侧加载自上而下呈线性增大的梯度荷载;所述的梯度弹性材料的边缘与对应的岩石试样的边缘对齐,且弹性模量自上而下呈线性增大。
4.根据权利要求3所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的梯度弹性材料采用一列分离式梯度弹性材料;所述的岩石试样上半部左右两侧的分离式梯度弹性材料对称排列,且同一高度位置的弹性模量相同。
5.根据权利要求4所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的步骤S3中调节左上加载机构、右上加载机构包括如下具体操作:S3a‑1、待垂直竖向荷载稳定并达到预设值后,调节左上加载器、右上加载器,使两者与对应的分离式梯度弹性材料初步贴紧;
S3a‑2、待左上加载器、右上加载器与对应的分离式梯度弹性材料贴紧后,继续调节左上加载器、右上加载器进行加载,使两者与岩石试样上半部左右两侧贴紧。
6.根据权利要求3所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的梯度弹性材料采用一个整体式梯度弹性材料;所述的岩石试样上半部左右两侧的整体式梯度弹性材料的尺寸相同,且同一高度位置的弹性模量相同。
7.根据权利要求6所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的步骤S3中调节左上加载机构、右上加载机构包括如下具体操作:S3b‑1、待垂直竖向荷载稳定并达到预设值后,调节左上加载器、右上加载器,使两者与对应的整体式梯度弹性材料初步贴紧;
S3b‑2、待左上加载器、右上加载器与对应的整体式梯度弹性材料贴紧后,继续调节左上加载器、右上加载器进行加载,使两者与岩石试样上半部左右两侧贴紧。
8.根据权利要求3所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的左上加载器、右上加载机构分别采用一列分离式侧向加载器;所述的分离式侧向加载器能够按位移或按力加载,并对岩石试样上半部左右两侧加载自上而下呈线性增大的梯度荷载;所述的岩石试样上半部左右两侧的分离式侧向加载器对称排列,且同一高度位置加载的荷载相同。
9.根据权利要求7所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的步骤S3中调节左上加载机构、右上加载机构包括如下具体操作:S3c‑1、待垂直竖向荷载稳定并达到预设值后,先自上而下依次调节两列分离式侧向加载器,使两者与岩石试样上半部左右两侧初步贴紧;
S3c‑2、待两列分离式侧向加载器与岩石试样上半部左右两侧贴紧后,继续自上而下依次调节两列分离式侧向加载器进行加载。
10.根据权利要求2‑9任一项所述的一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法,其特征在于,所述的岩石试样内部设有掏槽孔。