[发明专利]多功能多方向岩石剪切-渗流-温度多场耦合试验方法

权利要求书

1.多功能多方向岩石剪切-渗流-温度多场耦合试验方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：安装渗流测试系统(84)；

首先将试样放入剪切盒中，将剪切面方向一体化止水橡胶(65)四周内外侧涂抹胶水后安装在上剪切盒(22)和下剪切盒(37)之间，通过渗流管路(66)引出渗流通道；渗流管路(66)的上游通过y方向上游液体管路(59)和x方向上游液体管路(60)连接渗流伺服泵控制系统(57)；渗流管路(66)的下游通过y方向下游液体管路(69)、x方向下游液体管路(70)连接液体收集容器(58)；

步骤二：安装温度测试系统(83)；

将多个加热棒(43)分别布置在多个加热孔(42)中；加热棒(43)通过导线与温度控制仪(48)连接；将声波接收探头(47)通过声波探头固定弹簧(45)安装在所述下剪切盒(37)上的声波探头位置孔(44)中；将声波发射探头(46)和声波接收探头(47)分别通过导线与声波采集仪(56)连接；

步骤三：安装超声波测试系统(81)；

将声波发射探头(46)通过声波探头固定弹簧(45)安装在所述上剪切盒(22)上的声波探头位置孔(44)中；

步骤四：安装声发射测试系统(82)；

将多个声发射探头(41)分别通过声发射探头固定弹簧(40)安装在声发射探头位置孔(39)中，将多个声发射探头(41)通过导线连接到声发射采集控制系统(55)上；

步骤五：固定剪切盒；

在步骤五中，固定剪切盒具体方式为：

S51：将试样(23)放入下剪切盒(37)中、并将上剪切盒(22)盖在下剪切盒(37)上，然后剪切盒(77)整体放在x方向滑动辊组(15)上；

S52：将垂直加载力传感器(24)、垂直加载油缸(25)通过垂直向承压板(11)紧压在上剪切盒(22)上面，组成垂直向应力测量系统；

S53：将x方向左上力传感器(20)、x方向左上加载缸(21)、x方向右上加载缸(9)、x方向右上力传感器(10)紧压在上剪切盒(22)的两侧；

S54：将x方向左下力传感器(17)、x方向左下加载缸(19)、x方向右下加载缸(6)、x方向右下力传感器(8)紧压在下剪切盒(37)的两侧；

通过S53和S54组成水平向应力测量系统；

S55：将垂直向位移传感器(12)安装在垂直向承压板(11)上，将x方向左侧位移传感器(18)通过x方向右侧位移传感器支杆(16)安装在下剪切盒(37)的左侧，将x方向右下加载缸(6)通过x方向右侧位移传感器支杆(4)安装在下剪切盒(37)的右侧，组成位移测量系统；

S56：通过垂直加载油缸(25)对岩石试样(23)施加垂向力至目标压力，并保持压力值恒定；

S57：限定x方向右上加载缸(9)的位移，使其保持固定不动；然后x方向左上加载缸(21)增加压力，x方向左上加载缸(21)增加压力至压力值为验要求的剪切力的1.5倍，然后保持此压力值固定不变；

至此，剪切盒(77)上部完成固定；

步骤六：实现岩石试样一维方向往复剪切试验；

步骤七：实现多方向往复剪切试验；

推动内反力框架(2)底部的四个可移动滑轮(13)，且通过x方向滑轨可进入外反力框架(1)的内部指定位置；

限定y方向右上加载缸(27)的位移，使其保持固定不动；然后y方向左上加载油缸(35)增加压力，y方向左上加载油缸(35)增加压力至压力值为验要求的剪切力的1.5倍，然后保持此压力值固定不变；

实现多方向往复剪切试验；

实现多方向往复剪切试验的具体方式为：

S71：将y方向右下加载缸(26)和y方向右下力传感器(29)离开下剪切盒(37)一定距离，通过y方向左下加载油缸(34)对岩石试样(23)施加水平剪切应力，采用位移控制模式进行单向剪切试验，在剪切一段位移后停止加载并将y方向左下加载油缸(34)退回，完成单向剪切试验；

S72：通过y方向右下加载缸(26)对岩石试样(23)进行反方向加载，直至岩石试样(23)剪切到指定的距离后停止加载，并将y方向右下加载缸(26)退回，完成反向剪切试验；

S73：重复S71和S72，实现多方向往复剪切试验；

步骤八：进行多方向岩石往复剪切-声发射-超声波-渗流-温度多场耦合试验；

具体的多功能多方向岩石剪切-渗流-温度多场耦合试验方法根据实验需求进行自由组合：

当研究不同温度条件下剪切过程中的热固耦合特性，则只打开温度控制系统，进行不同温度下的一维方向往复循环剪切试验或多方向往复循环剪切试验；

当研究剪切过程中的声发射特性，则只打开声发射测试系统，进行声发射条件下的一维方向往复循环剪切试验或多方向往复循环剪切试验；

当研究剪切过程中的超声波特性，则只打开超声波控制系统，进行超声波条件下的一维方向往复循环剪切试验或多方向往复循环剪切试验；

当研究剪切过程中的渗流特性，则只打开渗流控制系统，进行渗流条件下的一维方向往复循环剪切试验或多方向往复循环剪切试验；

当研究不同温度下的声发射、超声波、渗流特性，则同时打开温度控制系统、声发射测试系统、超声波测试系统和渗流系统，进行一维方向往复循环剪切试验或多方向往复循环剪切试验。