[发明专利]一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置

说明书

本发明公开了一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，包括静水压系统、动水压系统、控制系统和试验仓。通过将试验仓，第一水仓，第二水仓装满水，使用真空泵将机架桶与加压外桶之间空气抽出产生气压差，在大气压的作用下加压外桶带动活塞向下移动，从而使活塞对试验仓内放置的岩石试样产生较大的水压力，并且通过第一水泵和第二水泵间歇式工作，使得水仓内的第一活塞与第二活塞循环左右移动，从而在试验仓内对岩石试样产生了动水压。本发明通过大气压转化为水压的方式，水压大，且持续时间长，维持较大压力的成本仅为真空泵做功，成本较低，同时也能制造动水压。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置。

背景技术

岩石力学性质是指岩石在应力作用下表现的弹性、塑性、弹塑性、流变性、脆性、韧性等力学性质。不同性质岩石的应力应变关系、变形条件或破裂条件等都不同。由于各种岩石的组分和结构各异，形成的年代不同，其中还有许多裂隙，致使其力学性质相差很大，小块岩石与大块岩石，以及岩块和地块的各点之间，差别也很大，此种性质还受时间、温度、湿度、围压、加力的方式和快慢、变形的历史，以及岩石所处的周围介质等因素的影响。

矿山开采及隧道开挖等许多岩土工程中，存在大量深部岩石力学工程。开挖等人为因素或自然因素，改变了深部岩体的应力平衡状态，使深部岩体弹性应变能得到释放，岩体中原有微裂隙扩展，并使相邻裂纹贯通，影响深部岩体稳定性，使矿山开采及隧道开挖等岩土工程存在安全隐患。

同时深部岩体开挖中有大量地下水存在，当深部岩体微裂纹扩展贯通后，原本裂纹中存在的高静水压，将随裂纹扩展转化为极大的动水压力，同时动水压又将导致岩体裂纹的进一步扩展及相邻裂纹间的贯通，最终导致岩体的破坏和失稳。因此，动\静水压作用于裂隙岩体，是深部岩体开挖工程面临的现实问题。

如何对岩石加水压研究岩石力学性质，一直以来都是业内的难题，给岩石加水压试验所需水压力较大且需要维持很长时间，专利利用高频循环水压进行岩石动三轴试验的系统【CN201610696029.7】公开了一种方案，使用转轴传动作为动力加压的方式对岩石增加水压，这种方式受到自身设备的性能限制，很难达到对岩石产生较大水压力，并且，想要长时间维持长时间的较大水压力的话，一方面，需要增加设备的性能，另一方面，需要使用电动设备或是传动设备长时间工作，都会造成实验成本增加。并且，现有技术中没有可以对岩石施加可控速动水压的实验装置。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是：1)现有加压方式很难对岩石产生较大水压力，且想要维持较大水压力的情况下成本较高；2)缺少对岩石施加可控速动水压的实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，包括静水压组件、动水压组件、试验仓和检测组件。

所述静水压组件包括机架桶，加压外桶和真空泵。

所述机架桶桶壁为内侧桶壁和外侧桶壁组成的双层结构，其中机架桶内侧桶壁和外侧桶壁之间具有间隙，且机架桶外侧桶壁下端设置有排气孔。

所述加压外桶位于机架桶上方，加压外桶的桶口朝下，加压外桶桶壁位于机架桶内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙内，且加压外桶桶壁与所述间隙滑动配合。所述加压外桶内部设置有活塞和活塞杆，所述活塞杆竖直位于加压外桶内部中心，活塞杆分为上下两段，活塞杆上段直径小于活塞杆下段直径，且活塞杆上段具有螺纹结构，活塞杆上段穿过加压外桶顶部，且活塞杆上段与加压外桶顶部滑动配合，活塞杆上段配合连接有一螺母，所述螺母位于加压外桶外，活塞杆下段与活塞同轴心固定连接。

所述试验仓位于机架桶内侧桶壁内部，且试验仓与机架桶底部固定连接；

所述试验仓上端还设置有加压内桶，所述加压内桶竖直位于试验仓上方，且加压内桶与试验仓固定连接，加压内桶空间与试验仓的空间连通。