[实用新型]应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种岩样力学试验技术，更具体是一种应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置，可应用于建筑工程、隧道工程、地下工程、石油工程等领域。

背景技术

地下岩体与地下水之间的应力-渗流-化学耦合作用在自然界广泛存在，其结果导致岩石力学性质和渗透特性的改变。自上世纪80年代以来，耦合过程已经成为岩土力学与工程，特别是环境岩土力学领域越来越重要的课题。水岩之间的应力-渗流-化学耦合研究是一个相当复杂的问题。作为具有不同化学组分及酸碱性的溶液和流体，地下水一方面以孔隙水压力的形式对岩石产生力学作用，另一方面以化学反应的形式与岩石发生物质交换，导致岩石本身微细观结构、甚至宏观结构的改变，由此引起岩石力学性质的劣化。同时，岩石在应力作用下导致物性参数的变化(孔隙、裂隙状态)以及岩石的应力状态也影响水岩化学作用的程度和尺度。

实际上，水岩之间的化学作用过程依赖于时间，在长时间的应力作用下，岩石还存在明显的蠕变效应。在研究岩体的蠕变效应过程中将水岩之间的渗流、化学作用过程考虑进来，对于正确评价岩体工程的长期稳定性具有重要意义。在考虑水渗透作用的岩体蠕变研究方面，已经有很多的理论和试验成果，而能考虑化学作用的则较少。尤其是在试验研究方面，还缺少类似的研究设备。目前大多数使用刚性液压伺服加载装置，仪器造价非常高，实验过程中需要耗费大量电能，使用成本大，并且不能考虑应力-渗流-化学耦合作用效应。实用新型专利“一种应力、水流、化学耦合岩石单轴压缩蠕变仪”（专利号：200820191318.2）仅考虑了单轴压缩情况下的水流、化学作用对岩石的蠕变，还不能全面反映岩体的实际受力状态，设备功能比较单一。

发明内容

针对上述存在问题，本实用新型的目的是在于提供了应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置，结构简单、体积小、造价低，操作简单，易于控制。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案为：

应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置，它包括反力架、轴压系统、围压系统、化学溶液渗透系统、位移传感器；所述反力架底部设有基座；所述轴压系统由手动油泵、换向阀、压力表、蓄能器、千斤顶、刚性垫块、基座组成，千斤顶置于反力架上方，蓄能器和压力表组成稳压器，千斤顶通过油管与稳压系统及手动油泵连接；所述围压系统由手动油泵、换向阀、压力表、蓄能器、三轴压力室组成，所述蓄能器和压力表组成稳压系统，三轴压力室由厚壁圆筒及其上、下端部的筒盖、内置的橡胶套组成，三轴压力室通过油路管与稳压器、手动油泵连接，所述化学溶液渗透系统由手动油泵、压力表、蓄能器、渗流泵、输水管、透水垫块、溶液回收器组成，手动油泵通过油路管与压力表、蓄能器、渗流泵连接，渗流泵通过水管与基座、透水垫块连接，溶液回收器通过水管与刚性垫块、透水垫块连接；所述位移传感器通过支架固定在基座上，位移传感器的接触端与固定于球形垫块的测量板接触，千斤顶的活塞端与球形垫块固定连接。

所述位移传感器可与电脑连接，自动采集位移数据。

由于采用了以上技术方案，本实用新型应力-渗流-化学耦合岩石三轴蠕变试验装置有如下优点：

1、可开展不同应力状态(单轴、三轴)、不同化学溶液及渗透压力下的岩石蠕变试验，真实的模拟在实际自然环境下岩石的力学行为的演化过程；

2、可以开展不同应力状态下(单轴、三轴)，化学溶液在岩石中的渗透性试验，并通过分析渗透前后溶液成分的变化分析水岩化学作用过程；

3、位移传感器能及时显示岩石试样的轴向位移，并可通过连接电脑进行数据自动采集。

4、本试验装置结构简单、体积小、造价低，操作简单，易于控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

参见附图，应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置，包括有反力架1，基座2，三轴压力室圆筒3，三轴压力室底盖4，三轴压力室顶盖5，透水垫块6，刚性垫块7，橡胶套8，位移传感器9，支架10，球形垫块11，手动油泵12，换向阀13，压力表14，蓄能器15，千斤顶16，油路管17，渗流泵18，水管19，水管20，溶液回收器21，环形密封圈22；

所述三轴压力室圆筒3、三轴压力室底盖4，三轴压力室顶盖5，透水垫块6，橡胶套8构成三轴压力室。三轴压力室的橡胶套8与三轴压力室圆筒3之间的空间装满液压油，通过油路管道与17与蓄能器15、压力表14、换向阀13、手动油泵12连接，由手动油泵提供试验时需要的围压；