[发明专利]一种工程软岩灾变全过程可视的真三轴压力室

说明书

本发明提供了一种工程软岩灾变全过程可视的真三轴压力室，它由底座、固定瓦、卡箍、x方向第一加载系统、x方向第二加载系统、y方向第一加载系统、y方向第二加载系统、压力室筒、轴向加载轴、备帽、过度塞、上压垫、下压垫组成。通过在x方向第一加载系统、x方向第二加载系统、y方向第一加载系统、y方向第二加载系统内嵌入面阵CCD，实现了工程软岩灾变全过程的实时观测，为揭示工程软岩灾变全过程与机理提供试验手段，对于工程安全调控和灾害防御具有重要的理论和现实意义。

技术领域：

本发明属于岩石力学试验仪器领域，特别涉及一种工程软岩灾变全过程可视的真三轴压力室，适用于模拟岩石赋存的复杂受力环境，可在试验过程中对岩样表面裂纹进行实时观测。

背景技术：

水-岩相互研究是国际上岩石力学与工程地质学的学科前沿课题之一，软岩与水相互作用及其耦合效应问题作为其中的重点和难点问题，已经成为学术界与工程界共同关注的焦点。

根据国家国土资源部发布的数据：2011年至2015年底，我国平均每年因地质灾害导致的直接经济损失达54.68亿元，死亡/失踪人数达388.8人。而这些灾害90％以上集中在青藏高原以东、秦岭淮河以南的南方湿润区(图1)，究其原因，该区降雨丰沛，人类工程活动密集，且广泛分布着红层，由于红层中大多存在有泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等软弱岩体，其在工程开挖和遇水条件下极易软化，迅速产生变形破坏从而导致灾害的发生。试验是岩石破坏机理研究的重要手段，其中，三轴试验由于能模拟岩石实际赋存的各种环境条件而得到广泛的应用。现有的岩石三轴压力室多为钢制的非透明压力室，且试验时岩样需要包保护膜，因而在试验过程中无法直接观测岩样变形破坏的全过程，特别是在真三轴试验仪中，加载轴直接与岩样接触，更加无法观测到岩样表面裂纹的发展变化过程，这在一定程度上制约了岩石变形破坏机理的进一步研究。

发明内容：

为了克服上述已有技术中存在的不足，本发明目的在于提供一种工程软岩灾变全过程可视的真三轴压力室，可实现岩石赋存的不同应力环境的模拟，并可实现岩样表面变形的实时观测。

为了达到上述目的，本发明提供了一种工程软岩灾变全过程可视的真三轴压力室，它由底座、固定瓦、卡箍、x方向第一加载系统、x方向第二加载系统、y方向第一加载系统、y方向第二加载系统、压力室筒、轴向加载轴、备帽、过度塞、上压垫、下压垫组成；x方向第一加载系统、y方向第一加载系统、x方向第二加载系统、y方向第二加载系统依次通过螺丝固定在压力室筒外部，相互间的夹角为90°，中心高度与岩样的中心高度一致；压力室筒安装在底座上，通过固定瓦连接，并由卡箍锁紧；压力室筒开设有上腔和下腔，上腔和下腔之间的隔板开设有圆孔，轴向加载轴通过圆孔从上腔穿入下腔，轴向加载轴上部通过过渡塞和备帽安装于压力室筒上腔；下压垫放置于底座中心，岩样安装在下压垫上，上压垫放置在岩样顶部，轴向加载轴经过上压垫向岩样施加轴压。

所述的x方向第一加载系统由第一高强度透明板、第一加载板、第一加载轴、第一液压缸、第一液压缸固定板、第一面阵CCD组成；第一高强度透明板由高纯氧化铝玻璃加工而成，其一面镶嵌在第一加载板开设的槽内，另一面与岩样第一面接触；第一加载板中间开设有第一方孔；第一加载板的另一端与第一加载轴相连；第一加载轴与第一加载板相连的一端开设有第二方孔，第二方孔内安装第一面阵CCD，第一面阵CCD的镜头伸至第一加载板中间的第一方孔，靠近第一高强度透明板，第一面阵CCD的第一数据线从第一加载轴的内部穿出；第一加载轴的另一端与第一液压缸的活塞相连；第一液压缸固定在第一液压缸固定板上，并通过螺丝固定在压力室筒外部。