[发明专利]一种恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置及使用方法

权利要求书

1.一种恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置，其特征在于：所述恒湿环境下非饱和岩石单轴流变试验装置包括密封缸、恒湿控制组件、单轴蠕变试验机；

所述密封缸包括缸体和缸盖；所述缸体与所述缸盖可拆卸连接，缸体为圆柱形，缸体内部设有搅拌机，用于搅拌缸体内的溶液；缸体底面设有下柱塞；所述缸盖的中心部位设置通孔，单轴蠕变试验机的上固定块穿过所述通孔，所述通孔套有O型橡胶圈以保证上固定块与所述缸盖之间密封滑动；圆柱体岩石试样的外径大小和上柱塞和下柱塞直径大小相适应，圆柱体岩石试样设置在上柱塞和下柱塞之间，生物半透膜包裹所述上柱塞的侧表面、圆柱体岩石试样的侧表面及下柱塞的侧表面，约束环锁紧所述下柱塞与所述生物半透膜接触的位置，防止溶液自下柱塞和圆柱体岩石试样之间的间隙流入，保证水从生物半透膜渗透至岩石试样；

所述恒湿控制组件包括溶液、生物半透膜、约束环、湿度检测仪和温度检测仪，所述溶液放置在所述缸体内，所述溶液浸没所述圆柱体岩石试样；所述湿度检测仪和所述温度检测仪分别设于所述缸盖上并与所述缸体连通，分别用于检测所述密封缸内湿度和温度；

所述单轴蠕变试验机包括下固定块，缸体底面下柱塞与下固定块抵接；单轴蠕变试验机的压头与上柱塞的上端抵接；压头上设置位移传感器；所述位移传感器与压力伺服控制与应力位移记录系统连接。

2.根据权利要求1所述的恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置，其特征在于：所述搅拌机包括设置在单轴蠕变试验机的框架上的支架，所述支架上设置工作头，工作头上设置电机，电机驱动不锈钢搅拌桨转动。

3.根据权利要求1所述的恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置，其特征在于：所述生物半透膜包裹所述上柱塞的从下端面往上10-11mm侧表面，所述生物半透膜包裹所述下柱塞的从上端面往下18-20mm侧表面。

4.根据权利要求1所述的恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置，其特征在于：所述溶液为聚乙二醇溶液，所述溶液液面高度低于生物半透膜的高度并高于所述岩石试样上端面5mm，所述聚乙二醇溶液由蒸馏水与分子量为20000的聚乙二醇混合制备而成，所述聚乙二醇溶液的不同浓度对应不同饱和度，为制备高饱和度岩石试样提供恒湿环境。

5.根据权利要求1所述的恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置，其特征在于：所述缸体底部注入不同种类的过饱和溶液，所述不同种类的过饱和溶液液面高度小于所述下柱塞高度，所述不同种类的过饱和溶液对应着不同湿度的环境，为制备低饱和度岩样提供恒湿环境。

6.一种权利要求1所述恒湿环境下非饱和岩石单轴蠕变试验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将缸体放置于单轴蠕变试验机的下固定块上，缸体底面下柱塞与下固定块接触；

步骤二，将与下柱塞相同直径的圆柱体岩石试样放置在上柱塞和下柱塞之间；

步骤三，将生物半透膜包裹在圆柱体岩石试样、上柱塞和下柱塞侧面，并利用约束环将生物半透膜与固定块接触的部位锁紧密封；

步骤四，在缸体内的空间注入聚乙二醇溶液，溶液液面高于圆柱体岩石试样上端面；

步骤五，利用搅拌机匀速搅拌缸体内的溶液，防止溶液发生沉淀；

步骤六，待圆柱体岩石试样内饱和度达到预定值后，通过单轴蠕变试验机的压头对上柱塞加恒定压力，直至岩石试样破碎；根据试验机的压力实验结果以及岩石试样的应变变形数据，分析高饱和度圆柱体岩石试样的蠕变变形特性；为制备低饱和度岩石试样，步骤四中溶液为过饱和盐溶液，溶液的液面高度小于所述下柱塞高度。