[发明专利]一种用于研究岩石微观破坏行为的多轴加载试验装置

说明书

一种用于研究岩石微观破坏行为的多轴加载试验装置，包括四个作动器、压力室、第一蠕动泵、超景深三维显微镜及刚性支撑平台；两个作动器水平对称设置，另两个竖直对称设置；四个作动器结构相同，包括作动器壳体、伺服电机、滚珠丝杠、丝母及压杆，丝母上设有凸块，作动器壳体内设有导向槽，丝母通过凸块与导向槽滑动连接，压杆一端固接丝母，另一端位于压力室内腔中，压杆端部连接刚性压头；压力室位于刚性支撑平台上，超景深三维显微镜通过显微镜支架及导轨与刚性支撑平台滑动连接；第一蠕动泵出水口与压力室内腔相连通，用于围压加载；伺服电机内置编码器；压杆与刚性压头之间加装压力传感器；压力室外部设有第二蠕动泵，用于岩石试样孔压加载。

技术领域

本发明属于岩石室内加载试验技术领域，特别是涉及一种用于研究岩石微观破坏行为的多轴加载试验装置。

背景技术

岩石作为一种含有天然孔隙的地质材料，其形成过程需要经历复杂的地质作用，而复杂条件下的岩石力学性质也是地下岩体工程的研究重点，岩石力学性质又与岩石内部微裂纹的损伤演化过程密切相关，岩石经压缩作用后发生的破裂现象，就是其内部众多微裂纹闭合、萌生、扩展及相互作用的结果。鉴于此，如果能够准确捕捉到微裂纹的发育过程，将对研究岩石微观尺度下的破坏行为具有积极作用。

目前，用于研究岩石微观破坏行为的手段已有许多，主要包括声发射法、体变测量法、声波波速法、电镜扫描法、CT扫描法及荧光法等；通过声发射法、声波波速法及CT扫描法虽然可以捕捉到微裂纹的发育位置，但无法捕捉为了的形态和数量，也无法获取岩石在加载过程中的变形特征；通过体变测量法虽然可以获取岩石在加载过程中的变形特征，但却不具备捕捉微裂纹发育过程的能力；通过电镜扫描法和荧光法虽然可以捕捉到微裂纹的形态和数量，缺点是均需要进行切片处理，且在加载过程中也不具备捕捉微裂纹发育过程的能力。

因此，为了更好的研究岩石微观尺度下的破坏行为，亟需在一次试验内就可完成微裂纹形态、数量及发育位置的捕捉，并同时获取岩石在加载过程中的变形特征。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于研究岩石微观破坏行为的多轴加载试验装置，能够在一次试验内完成微裂纹形态、数量及发育位置的捕捉，并具备同时获取岩石在加载过程中变形特征的能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于研究岩石微观破坏行为的多轴加载试验装置，包括第一大主应力作动器、第二大主应力作动器、第一中主应力作动器、第二中主应力作动器、压力室、第一蠕动泵、超景深三维显微镜及刚性支撑平台；所述第一大主应力作动器及第二大主应力作动器水平对称设置在压力室的左右两侧，所述第一中主应力作动器及第二中主应力作动器竖直对称设置在压力室的上下两侧；

所述第一大主应力作动器、第二大主应力作动器、第一中主应力作动器及第二中主应力作动器结构相同，均包括作动器壳体、伺服电机、滚珠丝杠、丝母及压杆，所述作动器壳体一端固连在压力室外壁上，伺服电机固装在作动器壳体另一端，所述滚珠丝杠位于作动器壳体内，滚珠丝杠一端与伺服电机的电机轴相固连；所述丝母套装在滚珠丝杠上，在丝母上设有凸块，在所述作动器壳体内表面设有导向槽，导向槽平行于滚珠丝杠，凸块位于导向槽内，丝母通过凸块与导向槽滑动连接；所述压杆一端固接在丝母上，压杆另一端密封穿过压力室外壳位于压力室内腔中，压杆端部连接刚性压头；

所述压力室固定设置在刚性支撑平台上，在压力室密封门前方的刚性支撑平台上设置超景深三维显微镜，超景深三维显微镜固定在显微镜支架上，显微镜支架与刚性支撑平台之间通过导轨滑动连接；

所述第一蠕动泵的进水口与水源相连，第一蠕动泵的出水口通过管路与压力室内腔相连通，通过第一蠕动泵进行压力室内腔的围压加载。

所述伺服电机内置有编码器。

在所述丝母与作动器壳体之间加装有LVDT位移传感器。

在所述压杆与刚性压头之间加装有压力传感器。