一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置及方法

摘要

本发明公开了一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置及方法，本装置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；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。通过梯度荷载的施加，更加准确的模拟地下岩石硐室所处的应力状态。

权利要求

1.一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法，其特征在于，利用一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置，该装置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；

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；

或者，所述的左上加载机构、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；

该方法包括以下具体步骤：

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。

2.根据权利要求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。

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。

4.根据权利要求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。

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：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。

6.根据权利要求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。

7.根据权利要求2‑6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。

说明书

一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置及方法，具体涉及一种通过以不同弹性模量的材料作为介质进而实现施加动静耦合梯度荷载的装置及方法，属于深部地下工程岩石力学领域。

背景技术

[0002] 目前，随着国民经济的快速发展，浅部资源逐渐枯竭，因此，对资源及空间开发深度逐渐往深部扩展。然而，随着埋深的逐渐增加，由于岩石自重及构造应力的影响，岩体所承受的地应力也随之增大。当深部地下工程受到顶部或底部传来的动力荷载作用时，如在洞室上部传来的爆炸荷载，或者底部传来的地震荷载作用时，洞室围岩及支护结构受到地应力和动力荷载的共同作用，即洞室围岩及支护结构处在动静耦合荷载的作用下。当动力荷载从远处传播至围岩及支护结构时，由于埋深的不同，动力荷载在传播过程中会受到不同梯度荷载的作用，故而如何模拟这种动静耦合梯度荷载作用下围岩和支护结构的动力响应，成为深部工程研究领域的科学难题。

[0003] 因此，亟待研究出如何借助梯度材料与模拟材料在相互作用过程中，相同位移条件下产生的应力大小不同，最终实现动静耦合梯度荷载的施加的装置，以及如何以此为初始条件进行后续实验的方法。

发明内容

[0004] 针对上述现存的技术问题，本发明提供一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置及方法，以此来模拟位于地下深部的硐室所处的应力条件，同时为相应的物理模型实验提供更加准确的模拟工况。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置，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；

[0006] 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。

[0007] 上述技术方案通过对岩石试样上半部左右两侧施加梯度荷载，实现了动静耦合梯度荷载的施加，模拟了位于地下深部的硐室所处的应力条件，不仅为相应的物理模型实验提供了更加准确的模拟工况，而且为深部工程研究后续实验提供了更佳的初始条件。

[0008] 并且，本发明提供了一种深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加方法，利用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：

[0009] 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；

[0010] 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；

[0011] 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；

[0012] 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。

[0013] 本发明装置进一步的，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。

[0014] 本发明装置更进一步的，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。

[0015] 上述技术方案中，当左上加载器、右上加载器与岩石试样中间放置分离式梯度弹性材料时，只需要每列分离式梯度弹性材料的弹性模量自上而下呈线性增大，便可通过左上加载器、右上加载器对岩石试样上半部进行梯度荷载的施加。

[0016] 本发明方法相应的，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：

[0017] 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；

[0018] 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。

[0019] 本发明装置更进一步的，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。

[0020] 上述技术方案中，当左上加载器、右上加载器与岩石试样中间放置整体式梯度弹性材料时，只需要每个整体式梯度弹性材料的弹性模量自上而下呈线性增大，便可通过左上加载器、右上加载器对试件上半部进行梯度荷载的施加。

[0021] 本发明方法相应的，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：

[0022] 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；

[0023] 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。

[0024] 本发明装置进一步的，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。

[0025] 上述技术方案中，当左上加载器、右上加载器与岩石试样之间不放置梯度弹性材料时，左上加载机构、右上加载机构采用分离式侧向加载器进行加载。分离式侧向加载器在岩石试样左右两侧并排排列，每个分离式侧向加载器既可以按位移加载，又可以按力加载，故而在进行梯度荷载施加时，只需要将每个分离式侧向加载器调节到预先设定的荷载值，便能够对岩石试样上半部两侧进行梯度荷载的施加。

[0026] 本发明方法相应的，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：

[0027] 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；

[0028] 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。

[0029] 本发明进一步的，所述的岩石试样内部设有掏槽孔。

[0030] 综上，本发明通过施加梯度荷载能够模拟深部埋深梯度荷载对动静耦合下应力波传播规律影响及动载对结构的影响，即通过在岩石试样四周安装加载器等装置，实现动静耦合梯度荷载的施加，最终使岩石试样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，从而模拟动静耦合梯度荷载作用下围岩和支护结构动力响应的真实工况，为深部工程研究领域开展后续试验创造初始条件。

[0031] 并且，在地下空间在现实中，岩石试样侧向地应力一般是由上往下逐级增大的，在进行地下工程物理模型实验时，常规的加载装置对岩石试样侧向一般只能施加大小相同的荷载，往往不能准确直观地反映出上述现实受力情况。与现有测试技术相比，本发明装置及方法具有如下技术优势：

[0032] 1、本发明通过梯度荷载的施加可以更加准确的模拟出地下工程从地表往下深入地应力一般是逐渐增大的受力实况。

[0033] 2、本发明可以更加准确的模拟地下岩石硐室所处的应力状态，同时通过梯度荷载的施加，使硐室上覆岩石的不同部位分别处于不同的工况。

[0034] 3、对于物理模型试验，本发明的侧向荷载只需要在实际侧向压力的基础上进行一定的比例缩放，即可进行准确施加。

[0035] 4、不仅有利于提高试验效率，节省试验费用，而且有利于提高后续试验的准确度。

附图说明

[0036] 图1为本发明装置一个实施例中采用分离式梯度弹性材料的结构示意图；

[0037] 图2为本发明装置另一个实施例中采用整体式梯度弹性材料的结构示意图；

[0038] 图3为本发明装置再一个实施例中采用分离式侧向加载器的结构示意图；

[0039] 图4是本发明装置实施时测试不同厚度岩石试样的对比图；

[0040] 图中：1、上加载器，2、左上加载器，3、右上加载器，4、左下加载器，5、右下加载器，6、下加载器，7、底部承台，8、岩石试样，9、梯度弹性材料，10、伸缩缝，11、掏槽孔，12、整体式梯度弹性材料，13、分离式侧向加载器。

具体实施方式

[0041] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0042] 本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0043] 如图1‑图3所示，本发明深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置在岩石试样8上方、上半部左侧、上半部右侧、下半部左侧、下半部右侧和下方分别放置有上加载器1、左上加载机构、右上加载机构、左下加载器4、右下加载器5和下加载器6，并且下加载器6下方安装有底部承台7。其中，岩石试样8内部设有掏槽孔11。所述的上加载器1、左上加载机构、右上加载机构、左下加载器4、右下加载器5和下加载器6能够按位移或按力加载。尤其是，左上加载机构、右上加载机构能够对岩石试样8上半部左右两侧加载自上而下呈线性增大的梯度荷载。

[0044] 这样一来，本发明装置就能够对岩石试样8上下表面施加均布荷载，对岩石试样8上半部左右两侧施加梯度荷载，对岩石试样8下半部左右两侧施加均布荷载，从而模拟位于地下深部的硐室所处的应力条件，同时为相应的物理模型实验提供更加准确的模拟工况。

[0045] 尤其是，左上加载机构、右上加载机构可以采用不同的技术方案实现对岩石试样8上半部左右两侧加载自上而下呈线性增大的梯度荷载，主要分为采用梯度弹性材料9和不采用梯度弹性材料9两种情况，具体说明如下。

[0046] 实施例1：当左上加载机构、右上加载机构采用梯度弹性材料9时，左上加载机构包括左上加载器2，以及放置在其与岩石试样8之间的梯度弹性材料9；右上加载机构包括右上加载器3，以及放置在其与岩石试样8之间的梯度弹性材料9。并且，左上加载器2、右上加载器3均能够按位移或按力加载，并对岩石试样8上半部左右两侧加载自上而下呈线性增大的梯度荷载；梯度弹性材料9的弹性模量自上而下呈线性增大，不同弹性模量的梯度弹性材料9能够作为施加梯度荷载介质。

[0047] 如图4所示，作为加载介质的梯度弹性材料9，其尺寸大小可以进行调节，以此来与不同厚度的岩石试样8相匹配，使得梯度弹性材料9的边缘与对应的岩石试样8的边缘对齐。为方便实施，在将岩石试样8放入本发明装置中后，再进行梯度弹性材料9的安装。

[0048] 并且，本发明装置采用梯度弹性材料9又分为采用分离式梯度弹性材料和采用整体式梯度弹性材料12两种小情况，具体说明如下。

[0049] 实施例1a：如图1所示，当梯度弹性材料9采用一列分离式梯度弹性材料时，岩石试样8左右两侧的分离式梯度弹性材料对称排列。每块梯度弹性材料9的弹性模量不同，并自上而下呈线性增大，且位于岩石试样8左右两侧同一高度位置的分离式梯度弹性材料的弹性模量相同，从而在岩石试样8左右两侧产生呈阶梯状分布的侧向梯度荷载。而且，不同弹性模量的分离式梯度弹性材料之间需要保持一定的空隙，即伸缩缝10，从而防止不同种类分离式梯度弹性材料之间相互挤压而引起施加荷载不准确的现象。

[0050] 其次，上述深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置的工作时，具体操作步骤如下：

[0051] S1、安装准备：先组装实施例1a所述的深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置，即将上加载器1、左上加载器2、右上加载器3、左下加载器4、右下加载器5、下加载器6以及底部承台7放置到指定位置；然后将待测岩石试样8放置在所述的装置中；接着将分离式梯度弹性材料放置到岩石试样8左右两侧的指定位置，且分离式梯度弹性材料的边缘与岩石试样8的边缘对齐。

[0052] S2、施加岩石试样8下方的竖向垂直荷载：先通过下加载器6给岩石试样8下方施加竖向垂直压力，下加载器6在施加荷载过程中，上部承载端对岩石试样8产生一个向下的压力；然后观察压力表，调节上述竖向垂直压力的大小至预设值。

[0053] S3、施加岩石试样8上半部左右两侧的侧向梯度荷载：

[0054] 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2、右上加载器3，使两者与对应的分离式梯度弹性材料初步贴紧；此步骤中所选用的分离式梯度弹性材料，自上至下每一块的弹性模量不同，但岩石试样8的上半部左右两侧同一水平高度的分离式梯度弹性材料的弹性模量是相等的。

[0055] S3a‑2、待左上加载器2、右上加载器3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2、右上加载器3进行加载，使两者与岩石试样8左右两侧贴紧，从而使得岩石试样8左右两侧形成对称的侧向梯度压力，直至岩石试样8左右两侧的荷载分别达到自上而下呈线性增大的预设值。

[0056] 需要说明的是，当左上加载器2、右上加载器3实行按位移加载时，施加到岩石试样8表面应力大小的计算公式如下：

[0057] σ＝εE＝s/l*Ei

[0058] 其中，s为分离式梯度弹性材料的变形；l为分离式梯度弹性材料的厚度；ε＝s/l为分离式梯度弹性材料的应变；Ei为不同梯度的分离式弹性材料的弹性模量。

[0059] S4、施加岩石试样8下半部左右两侧的侧向均布荷载：先通过左下加载器4、右下加载器5分别给岩石试样8施加左下侧向均布压力、右下侧向均布压力；然后观察压力表，调节上述侧向均布压力的大小至预设值。

[0060] 实施例1b：如图2所示，当梯度弹性材料9采用整体式梯度弹性材料12时，即从上至下为一整块梯度弹性材料9，该整体式梯度弹性材料12的弹性模量从上至下呈线性分布，并呈线性逐渐增大。并且，岩石试样8左右两侧的整体式梯度弹性材料12选择相同的规格尺寸。

[0061] 其次，上述深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置的工作时，具体操作步骤如下：

[0062] S1、安装准备：先组装实施例1b所述的深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置，即将上加载器1、左上加载器2、右上加载器3、左下加载器4、右下加载器5、下加载器6以及底部承台7放置到指定位置；然后将待测岩石试样8放置在所述的装置中；接着将整体式梯度弹性材料12放置到岩石试样8左右两侧的指定位置，要求整体式梯度弹性材料12的边缘与岩石试样8的边缘对齐。

[0063] S2、施加岩石试样8下方的竖向垂直荷载：先通过下加载器6给岩石试样8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。

[0064] S3、施加岩石试样8上半部左右两侧的侧向梯度荷载：

[0065] 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2、右上加载器3，使两者与对应的整体式梯度弹性材料12初步贴紧。此步骤中，所选用的梯度弹性材料9为一整块，本块整体式梯度弹性材料12的弹性模量自上至下呈线性变化，同时岩石试样8的上半部左右两侧采用同规格尺寸的同一种材料。

[0066] S3b‑2、待左上加载器2、右上加载器3与对应的整体式梯度弹性材料12贴紧后，继续调节左上加载器2、右上加载器3进行加载，使两者与岩石试样左右两侧贴紧，从而使得岩石试样8左右两侧形成对称的侧向梯度压力，使岩石试样8左右两侧的荷载分别达到自上而下呈线性增大的预设值。

[0067] 需要说明的是，当左上加载器2、右上加载器3实行按位移加载时，施加到岩石试样8表面应力大小的计算公式如下：

[0068] σ＝εE＝s/l*E

[0069] 其中，s为整体式梯度弹性材料12的变形；l为整体式梯度弹性材料12的厚度；ε＝s/l为整体式梯度弹性材料12的应变；E为不同梯度的整体式梯度弹性材料12的弹性模量。

[0070] S4、施加岩石试样8下半部左右两侧的侧向均布荷载：先通过左下加载器4、右下加载器5分别给岩石试样8施加左下侧向均布压力、右下侧向均布压力；然后观察压力表，调节上述侧向均布压力的大小至预设值。

[0071] 实施例2：如图3所示，当左上加载机构、右上加载机构不采用梯度弹性材料9时，左上加载机构、右上加载机构分别采用一列分离式侧向加载器13，且分离式侧向加载器13与岩石试样8之间不放置梯度弹性材料9。岩石试样8左右两侧的分离式侧向加载器13对称排列，每个分离式侧向加载器13既可以按位移加载，又可以按力加载。在进行梯度荷载施加时，只需要将每个分离式侧向加载器13按预设值设定荷载值，便完成对岩石试样8上半部左右两侧进行梯度荷载的施加。

[0072] 其次，上述深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置的工作时，具体操作步骤如下：

[0073] S1、安装准备：先组装实施例2所述的深部地下围岩动静耦合梯度荷载施加装置，即将上加载器1、两列分离式侧向加载器13、左下加载器4、右下加载器5、下加载器6以及底部承台7放置到指定位置；将待测岩石试样8放置在所述的装置中。

[0074] S2、施加岩石试样8下方的竖向垂直荷载：先通过下加载器6给岩石试样8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。

[0075] S3、施加岩石试样8上半部左右两侧的侧向梯度荷载：

[0076] 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13，使两者与岩石试样8初步贴紧；

[0077] S3c‑2、待两列分离式侧向加载器13与岩石试样8贴紧后，继续自上而下依次调节两列分离式侧向加载器13进行加载，分别给岩石试样8左右两侧施加侧向梯度压力，使岩石试样8左右两侧的荷载分别达到自上而下呈线性增大的预设值。

[0078] S4、施加岩石试样8下半部左右两侧的侧向均布荷载：先通过左下加载器4、右下加载器5分别给岩石试样8施加左下侧向均布压力、右下侧向均布压力；然后观察压力表，调节上述侧向均布压力的大小至预设值。

[0079] 综上，通过四周的加载装置对岩石试样8进行加载后，最终使岩石试样8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。加载完成过后即可开展后续的试验。且上述实施例提供的施加侧向荷载的模拟装置及测试方法，可以更加准确的模拟地下岩石硐室所处的应力状态，同时通过梯度荷载的施加，使硐室上覆岩石的不同部位分别处于不同的工况，能够模拟深部埋深梯度荷载对动静耦合下应力波传播规律影响及动载对结构的影响，有利于提高试验效率，节省试验费用。

[0080] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。