[发明专利]原位岩体力学试验系统及方法

权利要求书

1.一种原位岩体力学试验系统，在围岩(1)上选取试样(2)，其特征在于：所述试样(2)四周开挖有一圈周边锚孔槽(19)，周边锚孔槽(19)内设置试样径向加压装置，所述试样(2)顶面设置试样轴向加压装置；所述周边锚孔槽(19)内、对应试样(2)的每个侧面设置一径向变形测表(10)，所述试样(2)顶面设置轴向变形测表(11)，试样(2)上钻设连通试样顶面和底面的轴向变形及声波测孔(20)，轴向变形及声波测孔(20)孔底设置轴向变形测表(11)，所述径向变形测表(10)和轴向变形测表(11)经数据线(13)、电子数据采集系统(17)电连接计算机(18)；

所述试样径向加压装置为平行试样(2)侧面布置的长方形扁平的液压枕(4)，该液压枕经油管(12)、增压器(14)、伺服阀(15)与伺服油源(16)连通，伺服阀(15)与所述电子数据采集系统(17)电连接；

所述液压枕(4)与试样(2)之间设有若干垂直试样轴向布置的滚轴(3)；

所述试样(2)侧面左右分为两部分，每一部分对应布置一所述液压枕(4)和一组所述滚轴(3)。

2.根据权利要求1任意一项所述的原位岩体力学试验系统，其特征在于：所述轴向加压装置包括若干固定于围岩(1)上的千斤顶(6)，千斤顶(6)下端经钢垫板(5)顶住试样(2)顶面，该千斤顶经油管(12)、增压器(14)、伺服阀(15)与伺服油源(16)连通，伺服阀(15)与所述电子数据采集系统(17)电连接。

3.根据权利要求2所述的原位岩体力学试验系统，其特征在于：所述千斤顶(6)上端依次经钢垫板(5)、传力柱(7)和钢垫板(5)顶住试样(2)上方的围岩(1)。

4.根据权利要求1所述的原位岩体力学试验系统，其特征在于：所述试样(2)上方设置型钢支架(8)，该型钢支架固定于试样周边的围岩(1)上，所述径向变形测表(10)和轴向变形测表(11)经延伸测杆(9)固定于型钢支架(8)。

5.根据权利要求1所述的原位岩体力学试验系统，其特征在于：所述径向变形测表(10)位于试样(2)侧面中心位置，所述试样(2)顶面的轴向变形测表(11)位于顶面中心，所述轴向变形及声波测孔(20)布置于试样(2)偏心位置。

6.一种应用权利要求1所述试验系统的试验方法，其特征在于步骤如下：

a、首先通过现场地应力测试和数值模拟，确定试验点位置所处初始地应力状态；

b、在试样(2)顶部用混凝土砂浆抹面；

c、在试样(2)开挖前，在试样(2)表面偏心位置处钻设轴向变形及声波测孔(20)，并进行岩体声波检测，以此作为岩体松弛程度对比标准；

d、采用钻机沿试样(2)四周钻孔，当每揭露出试样(2)一边边长的一半时，依次放入滚轴(3)和液压枕(4)，然后通过伺服油源(16)给试样(2)施加与初始地应力相匹配的压力；如此操作，直至试样(2)四边完全揭露、滚轴(3)及液压枕(4)安装并给试样施压完成；

e、对试样(2)再次进行声波检测，评价制样完成后试样的松弛程度；

f、安装岩体真三轴试验设备，包括试样轴向加压装置、径向变形测表(10)和轴向变形测表(11)；

g、通过伺服阀(15)控制试样的围压保持稳定，进行岩体真三轴试验，获得原状未/微松弛状态下的岩体力学参数；或降低试样(2)围压至指定压力，控制试样的松弛程度，并通过声波检测成果评定试样松弛状态，获取试样(2)在某一确定松弛状态下的岩体力学参数。