[发明专利]具备声学测试的多方向岩石剪切-渗流耦合试验方法

说明书

本发明公开了一种具备声学测试的多方向岩石剪切‑渗流耦合试验方法。它包括如下步骤，步骤一：安装渗流测试系统；步骤二：安装超声波测试系统；步骤三：安装声发射测试系统；步骤四：固定剪切盒；步骤五：实现岩石试样一维方向往复剪切试验；步骤六：实现多方向往复剪切试验；步骤七：进行声学测试的多方向岩石剪切‑渗流耦合试验。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、渗流等多场耦合试验测试技术领域，更具体地说它是一种具备声学测试的多方向岩石剪切-渗流耦合试验方法。

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。

现有设备无法实现多方向剪切及同时进行渗流、声发射、超声波试验。实际的工程岩体，会受到不同方向的剪切应力，同时岩体开挖造成围岩应力重分布，改变岩体的受力状态，包括应力大小和方向，现有设备无法实现同时改变应力大小和方向的试验；实际岩体工程还受到地下水的影响，水的存在影响了岩体结构面的力学特性，超声波和声发射测试可以很好的获得岩体损伤及破裂过程中的内部裂纹扩展信息，因此，开展结合超声波和声发射测试的多方向剪切、渗流设备的研制至关重要。

因此，现亟需开发一种结合超声波和声发射测试的多方向剪切、渗流的岩体剪切方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种具备声学测试的多方向岩石剪切-渗流耦合试验方法，通过框架系统，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、渗流测试，实现岩石剪切、声发射、超声波、渗流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：一种具备声学测试的多方向岩石剪切-渗流耦合试验方法，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；

步骤三：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；

步骤四：固定剪切盒；

步骤五：实现岩石试样一维方向往复剪切试验；

步骤六：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；