[发明专利]一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土体的三轴蠕变试验的仪器，特别涉及一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统。

背景技术

蠕变是指固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。岩土体蠕变现象可导致人类工程的破坏或地质灾害的发生，如塌方，地基沉降，滑坡等。岩土体蠕变试验是测定其长期力学行为的重要手段，因此，岩土体蠕变现象的研究意义重大。

目前，针对岩土体蠕变现象已有大量研究，同时各类蠕变试验方法亦应运而生，如剪切蠕变试验、单轴抗压蠕变试验、常规三轴(假三轴)和真三轴蠕变试验等，针对不同类型蠕变试验方法均研发了相应的试验仪器。以往的岩土体蠕变试验往往是以单轴、假三轴的室内试验较为常见，且单轴试验忽略了试块围压的影响，假三轴试验则忽略了试块各向围压的不等性。相较而言，原位大尺寸岩土体三轴蠕变试验能更准确反映岩土体在实际条件下的真实受力及蠕变行为。因此，原位大尺寸岩土体三轴蠕变试验的研究意义重大。

目前，岩土体三轴蠕变试验多为室内试验，所研究岩土体试块尺寸较小，针对原位大尺寸岩土体的三轴蠕变试验研究较少。长江科学院研制的RXZJ-20000型微机伺服控制岩体真三轴现场蠕变试验系统，是目前处于国内外先进水平的大型现场伺服试验仪器，为研究深部岩体在多向应力条件下的蠕变现象提供有效的手段，并已成功应用于工程实例。针对横截面为正方形的柱状岩体试块，该系统的液压钢枕在提供稳定围压的同时，可随岩体试块变形而自由伸缩，为岩体试块变形提供变形空间；该系统由千分表对岩体各侧面中心处监测岩体试块变形。由此可知，该系统液压钢枕的可变形量需满足岩体试块蠕变变形量，同时千分表监测岩体试块表面变形处需可以表征该侧面岩体试块的变形情况。因此，针对可发生较大蠕变变形量的岩土体(软岩、土体或土石混合体)，当扁平状的液压钢枕无法提供给岩土体蠕变变形所需空间时，该系统将无法成功进行试验；同时，由于岩土体(尤其软岩、土体或土石混合体)侧面变形存在不均匀性，单个点的岩体表面变形监测可能无法表征整个岩土体试块侧面的变形情况。此外，由于该系统由液压钢枕保持稳定围压，而该液压钢枕伸缩面面积较大，当试块某小部分发生变形，会引起该变形处应力集中，即变形处承受应力大于所设定围压，而该伸缩面的其余未发生变形处所承受压强将低于所设定围压，故而该系统针对岩土体(尤其软岩、土体或土石混合体等易发生不均匀变形的岩土体)蠕变试验不易提供稳定围压。

综上上述，原位大尺寸岩土体三轴蠕变试验能研究更真实的岩土体蠕变现象，其研究意义重大。而目前，原位大尺寸岩土体的三轴蠕变试验研究较少，且现有试验方法及相应仪器存在一定不足，原位大尺寸岩土体的三轴蠕变试验系统亟待进一步研发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统，包括轴压加载子系统、围压加载子系统和后台控制电脑；

上述轴压加载子系统设置在待测柱形岩土体试块顶部，上述轴压加载子系统上具有用于检测待测柱形岩土体试块轴向蠕变形变量的第一位移计，上述轴压加载子系统和第一位移计分别通过线路连接后台控制电脑，上述后台控制电脑控制轴压加载子系统对待测柱形土体试块提供轴压，使待测柱形岩土体试块发生轴向及侧向蠕变，再由第一位移计检测到轴向蠕变形变量并反馈给后台控制电脑；

上述待测柱形岩土体试块侧壁上包裹有橡胶层，上述围压加载子系统围设在上述橡胶层外表面，上述围压加载子系统内具有用于检测待测柱形岩土体侧向蠕变形变量的多个第二位移计，上述围压加载子系统和多个第二位移计分别通过线路连接上述后台控制电脑，上述后台控制电脑控制围压加载子系统对待测柱形岩土体试块提供侧向围压，再由多个第二位移计分别检测到侧向蠕变形变量并反馈给后台控制电脑；

上述围压加载子系统外套设有反力固定框模组，用于对围压加载子系统提供侧压反力。

本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，三轴蠕变试验过程中，岩土体试块有充足的变形空间与稳定的围压，同时实现对岩土体蠕变变形的整体性进行实时监测，测量结构较为准确。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述待测柱形岩土体试块为横截面为正方形的柱体。

采用上述进一步方案的有益效果是便于安装围压加载子系统。