[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有效

专利信息
申请号: 202011058910.7 申请日: 2020-09-30
公开(公告)号: CN112284929B 公开(公告)日: 2022-02-01
发明(设计)人: 周辉;胡明明;涂洪亮;高阳;卢景景;张传庆;胡大伟;徐福通 申请(专利权)人: 中国科学院武汉岩土力学研究所
主分类号: G01N3/24 分类号: G01N3/24;G01N3/36;G01N15/08;G01N29/14
代理公司: 武汉宇晨专利事务所(普通合伙) 42001 代理人: 狄宗禄
地址: 430071 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 多功能 多方 岩石 剪切 渗流 温度 耦合 试验 方法
【说明书】:

发明公开了多功能多方向岩石剪切‑渗流‑温度多场耦合试验方法。它包括如下步骤,步骤一:安装渗流测试系统;步骤二:安装温度测试系统;步骤三:安装超声波测试系统;步骤四:安装声发射测试系统;步骤五:固定剪切盒;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;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。本发明具有可实现一维方向剪切和循环往复剪切,同时进行声发射、超声波、渗流和温度测试的优点。

技术领域

本发明涉及岩石剪切、声发射、超声波、渗流、温度等多场耦合试验测试技术领域,更具体地说它是多功能多方向岩石剪切-渗流-温度多场耦合试验方法。

背景技术

随着我国深部岩体工程越来越多,面临的工程地质问题越来越复杂,包括活动断层、高地应力、高地温、高地下水等难题。岩体开挖造成岩体应力重分布,伴随岩体的变形破坏,其力学特性也发生变化,对工程安全影响最大的是剪切破坏,因此,研究岩体剪切破坏的力学性质和变形特征是岩石力学的关键科学问题。

现有的剪切设备主要可实现单轴压缩剪切、单轴拉伸剪切、往复循环剪切、扭转剪切、三轴压缩剪切、变角剪切等试验,但是在实际工程中,岩体会受到温度、地下水、高应力及不同方向的扰动应力等因素的影响,使得岩石剪切破坏的力学特性和变形特征更为复杂。

因此,现亟需开发一种考虑温度、渗流等因素的多方向岩体剪切方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供多功能多方向岩石剪切-渗流-温度多场耦合试验方法,利用框架剪切系统,实现一维方向和多方向剪切和循环往复剪切试验,同时进行声发射、超声波、渗流和温度测试,实现岩石剪切、声发射、超声波、渗流、温度等多场耦合试验测试。

为了实现上述目的,本发明的技术方案为: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;

首先将试样放入剪切盒中,将剪切面方向一体化止水橡胶四周内外侧涂抹胶水后安装在上剪切盒和下剪切盒之间,通过渗流管路引出渗流通道;渗流管路的上游通过y方向上游液体管路和x方向上游液体管路连接渗流伺服泵控制系统;渗流管路的下游通过y方向下游液体管路、x方向下游液体管路连接液体收集容器;

步骤二:安装温度测试系统;

将多个加热棒分别布置在多个加热孔中;加热棒通过导线与温度控制仪连接;将声波接收探头通过声波探头固定弹簧安装在所述下剪切盒上的声波探头位置孔中;将声波发射探头和声波接收探头分别通过导线与声波采集仪连接;

步骤三:安装超声波测试系统;

将声波发射探头通过声波探头固定弹簧安装在所述上剪切盒上的声波探头位置孔中;

步骤四:安装声发射测试系统;

将多个声发射探头分别通过声发射探头固定弹簧安装在声发射探头位置孔中,将多个声发射探头通过导线连接到声发射采集控制系统上;

步骤五:固定剪切盒;

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;

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

限定y方向右上加载缸的位移,使其保持固定不动;然后y方向左上加载油缸增加压力,y方向左上加载油缸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;

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。

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