[发明专利]一种水油隔离型浸水三轴试验箱及试验方法

说明书

本发明提供了一种水油隔离型浸水三轴试验箱及试验方法，涉及试验设备技术领域，解决了试件长期浸水的条件下难以进行变围压试验的技术问题，该试验箱包括浸水压力舱、液压油舱、加热器、压力传感器、温度传感器、渗流通道、制冷装置、油压控制装置和渗流调节装置，浸水压力舱设置在液压油舱内，浸水压力舱和液压油舱之间设置有柔性薄膜，渗流通道连通浸水压力舱和渗流调节装置。利用上述装置对浸水压力舱内的试件直接进行围压加载和卸围压等操作，模拟矿井不同充水状态下开采时岩石的变形情况。本发明提供的试验箱结构具有结构简单，操作方便等优点，利用试验箱进行试验的方法还具有实验误差小，模拟范围广等优点。

技术领域

本发明涉及岩石力学试验设备技术领域，尤其是一种水油隔离型的浸水三轴试验箱以及利用该装置进行三轴试验的方法。

背景技术

近年来随着我国经济的不断发展，我国采矿工程、隧道工程、地铁工程以及其它地下工程得到迅速发展。但是有一些工程在施工中会遇到软岩，软岩遇水容易软化，导致岩石强度降低，对施工造成巨大的困难，同时对工作人员安全产生严重的影响。因此，通过岩石力学实验分析岩石在水中长期浸水的力学性能，对实际施工具有重要的作用。

现有针对水作用下岩石试件的力学实验研究中，大部分多采用控制不同浸水时间和测算试件含水率等方法，但是在实验加载过程中没有试件浸水加载装置，均是用浸水后取出的试件进行实验，加载过程一般要经历几个小时，在这种情况下容易使得岩石试件内的水分蒸发，导致实验结果有较大误差。中国专利CN201810004350提出了一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，通过该装置可对试件进行饱水和脱湿的干湿循环模拟，但未考虑长期浸水与围压改变的情况，不能做到对该种工况下的力学实验研究。中国专利CN2017214773提出了一种用于单轴压缩试验的湿度控制装置，通过该装置可控制试件的湿度用以测试不同干湿情况下试件的力学性质，但该专利未考虑长期浸水与不同围压的工况，无法进行相应工况下的力学实验研究。另外，中国专利CN201110198841、CN201720459789、CN201730487413、CN201721715979、 CN201721697658等现有的三轴实验装置，利用改变密封试件周围液压油的体积控制密封试件的围压，通过用一些密封措施分隔试件与液压油，这种设置虽能改变试件围压但通过实际操作发现实验中液压油仍会与试件接触，渗入的液压油会在一定程度上改变试件的力学性能，造成对试件的影响从而改变实验结果，因此需要对现有的试验装置作进一步的改进。

另外现有的三轴加载实验方法也未考虑长期浸水矿柱、岩体的实际工况，无法模拟相似工况下的力学实验研究，尤其是对不同液高、不同材料试件、不同围压、不同加载形式的水油隔离不同围压浸水三轴实验方法。现有的三轴力学实验方法是通过改变试件周围液压油的体积控制密封试件的围压，这种实验方法虽能做到改变试件围压但通过实际操作发现实验中液压油仍会与试件接触，渗入的液压油会在一定程度上改变试件的力学性能，现有的加载方法在实验加载过程中对浸水中岩石试件围压的改变以及加载，为了令实验结果与实际工程情况更为接近，继而通过实验结果分析，可以为类似工况施工提供较为科学合理的施工参考，因此需要对现有的实验方法作进一步的改进。

发明内容

为解决试件长期浸水的条件下难以进行变围压试验的技术问题，本发明提供了一种水油隔离型浸水三轴试验箱及试验方法，具体技术方案如下：

一种水油隔离型浸水三轴试验箱，包括浸水压力舱、液压油舱、加热器、压力传感器、温度传感器、渗流通道、制冷装置、油压控制装置和渗流调节装置；所述加热器设置在浸水压力舱内，所述制冷装置设置在液压油舱外；所述压力传感器设置在底座上，所述浸水压力舱设置在液压油舱内，浸水压力舱和液压油舱之间设置有柔性薄膜；所述渗流通道设置在底座上，渗流通道连通浸水压力舱和渗流调节装置，所述渗流通道内设置有压力平衡阀；所述油压控制装置和液压油舱通过油管相连，油管上设置有方向控制阀，所述温度传感器设置在浸水压力舱内。