[发明专利]岩石双联动三轴流变仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种双联动岩石三轴流变仪，该仪适用于：软岩、硬土在不同应力条件下的流变特性。采用先进的伺服控制、滚珠丝杠和液压等技术组合，能自动稳压、自动记录应力一位移曲线、温度历时曲线。本设备可以实现相同轴压、不同围压的三轴蠕变试验。

背景技术

在各类工程建设中，如石油开发、核废料的储存和三峡工程的兴建与西部大开发等，所遇到的岩土材料发生流变的工程问题越来越多，许多学者探讨用岩体流变理论来分析计算在处理地下洞室、边坡、大坝坝基等工程中出现的各种与时间相关的现象和问题，因此岩体的流变特性理论作为岩土工程问题中的关键问题吸引了众多科研工作者的关注。软岩工程流变问题从20世纪60年代就作为世界性难题被提出，是当今科技攻关和工程实践的难点和热点。在过去的几十年里，国内外的广大科研工作者对软岩工程的流变问题进行了大量的研究工作。

软岩在复杂的力学环境下表现出来的特性中，大变形和非线性强流变特性表现得尤为突出，且工程流变发生的持续时间长。到目前为止，对软岩非线性流变特性的研究成果尚未全面掌握其变形破坏规律，许多软岩巷道在生产过程中出现底板臌起，顶板下沉、开裂、破碎以致冒落现象。

本设备为研究中国深部地下工程软岩(水利、矿山、石油、核废料储库)的流变特性提供新的试验技术，由此可见本设备不仅具有重要的流变试验研究的价值，还具有实际应用前景极其广阔。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种岩石双联动三轴流变仪，可以实现相同轴压、不同围压的三轴流变试验，该仪器通用性好、结构简单、可靠性高、实现容易。对于三轴蠕变试验，不但可以实现轴压相同，试验时两个试样的围压可以相同、也可以不同，达到加快试验的速度，还可以降低试验成本。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在两个三轴压力室之间增加一个连接件，使得其中一个试样流变进入加速蠕变阶段时，将此结构转换成为传力结构，确保另外一个三轴压力室的试样还能继续开展试验。

根据试验需要，可以实现两个相同轴压、围压的流变试验或相同轴压、不同围压的流变试验，流变试验过程中可以测量试样发生的轴向变形和横向变形，通过传感器与数据采集系统实现数据的实时采集。

本测试仪器包括：轴向加压系统、围压系统、伺服控制系统、数据采集系统等部分构成。该仪器的连接关系为：

加载框架与压力传感器通过圆形接口相连，其作用是测量试样施加的轴压；

压力传感器与三轴压力室相连，实时采集与控制试验过程中的所施加轴向力。

位移传感器与轴向力出力油缸活塞通过圆形接口相连，其作用是测量流变过程中的轴向蠕变位移；

两个三轴压力室分别与加载框架和底座相连，其作用是密封试样及给试样施加轴向荷载，两个三轴压力室与围压伺服加载系统、轴向伺服加载系统分别通过油管相接，围压伺服加载系统、轴向伺服加载系统分别与围压伺服电机通过电缆连接。

底座与三轴压力室相连，其作用是安放三轴压力室；

底座与轴向出力油缸相连，其作用是提供轴向压力；

两个三轴压力室之间通过金属连接件相连接；确保两个三轴压力室承受相同的轴向应力；

轴向出力油缸与轴向伺服加载系统及伺服电机相连，其作用是提供恒定的轴向应力；

三轴压力室与围压伺服加载系统及伺服电机通过圆形油管相连，其作用是提供恒定的围压；

轴向伺服电机与控制器及计算机通过电缆相连，其作用是控制试验过程中的轴向应力恒定；

围压伺服电机与控制器及计算机通过电缆相连，其作用是控制试验过程中的调节围压使其保持恒定；

位移传感器与计算机通过电缆相连，其作用是实时记录流变过程中的流变位移；

压力传感器通过电缆与计算机相连，其作用是实时记录流变试验过程中的轴向应力和围压；

三轴压力室与试样相连，其作用是提供试样安装的空间，并确保轴压和围压的施加；

垫块与三轴压力室相连接，其作用是保证三轴压力室保证试验机传力均匀；

横向应变计与试样紧密相接，其作用是测量试样的横向变形；

横向应变计夹子用于调节横向应变计的尺寸和接触；

试样与三轴压力室和横向应变计相连，是试验被测量的主体；

本发明包括：实验原理，数据采集与控制系统功能。通过对岩石开展相同轴向压力下的两个试样开展流变试验，两个试样的围压可以相同也可以不同，试验过程中分别记录轴向应力一时间曲线，轴向位移一时间曲线，并实时记录环境温度。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：