[发明专利]动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法

说明书

本发明涉及一种动水‑应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法，属于岩石力学试验领域。该装置包括动水循环系统、导流系统和加载系统；动水循环系统包括密闭且透明的设有进水口、出水口的恒压水箱和循环连通于恒压水箱外部的水泵；导流系统设于恒压水箱的内部，包括多个从进水口一侧向出水口一侧延伸的导流通道，其上设有通孔，恒压水箱的顶部和底部分别设有相对应的嵌孔，通孔和嵌孔的轴向与导流通道的延伸方向相交，通孔内设置有试件，两嵌孔处分别设有密封件；试件的上方设有压头，压头穿过恒压水箱顶部的嵌孔，试件的下方设有不与恒压水箱接触的承台，加载系统通过压头对试件施加轴向压力。恒压水箱密闭且透明，内压恒定且便于观察。

技术领域

本发明属于岩石力学试验领域，涉及一种动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法。

背景技术

三峡大坝的建成推动了我国经济的发展，但同时也衍生了许多地质灾害，库区沿线原本基本稳定的边坡也因为库区的动水作用和水位的反复变化而变成欠稳定甚至不稳定。

在研究库岸岩质边坡时，往往通过边坡的岩性及力学参数来进行定性和定量分析，但数据的采集几乎都是一次性的，没有考虑到库区长期的动水作用对库岸岩质边坡的影响。事实上，随着时间的发展，库岸岩质边坡在动水的作用下，岩体各方面性质都会出现一定程度的劣化，劣化后的岩体对边坡稳定性会有影响，原本稳定的边坡可能会变成欠稳定甚至失稳。因此，研究库岸岩质边坡在动水作用下的劣化机理对边坡的稳定性分析有着重要的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法，解决了在外部加载的同时模拟动水循环的问题，还可以通过辅助设备对岩石在动水侵蚀下的应力应变情况进行分析，并与常规的试验数据进行对比，从而分析其劣化程度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，包括动水循环系统、导流系统和加载系统；动水循环系统包括密闭且透明的恒压水箱和设于恒压水箱外部的流速可调的水泵，恒压水箱的一侧设有进水口，相对侧设有出水口，水泵分别通过进水管路和出水管路与恒压水箱的进水口和出水口连通；导流系统设于恒压水箱的内部，包括多个从进水口一侧向出水口一侧延伸的导流通道，导流系统设有穿透各导流通道的通孔，恒压水箱的顶部和底部分别设有与通孔对应的嵌孔，通孔和嵌孔的轴向与导流通道的延伸方向相交，通孔内设置有试件，两嵌孔处分别设有用于防止漏水的可拆卸的密封件；试件的上方设有压头，压头穿过恒压水箱顶部的嵌孔，试件的下方设有承台，承台不与恒压水箱的底部接触，加载系统通过压头对试件施加轴向压力。

所述导流系统还包括多个由钢化玻璃制成的等间距层叠分布的导流板，以及同样由钢化玻璃制成的相对设置且与各导流板相连的固定板；相邻导流板之间形成导流通道；

所述导流系统的下方周围均布有角度调节机构，以使导流通道倾斜而改变导流角度。

进一步，密封件包括孔套和设于孔套内的硅胶密封圈、中空的孔栓，孔栓与孔套螺纹连接并压紧硅胶密封圈；恒压水箱顶部嵌孔处对应的硅胶密封圈和孔栓套装在压头的外周，恒压水箱底部嵌孔处对应的硅胶密封圈和孔栓设置在承台下方。

进一步，恒压水箱上设有可启闭的排气孔。

进一步，所述角度调节机构包括螺杆、与螺杆配合的升降螺母和设于螺杆底部的脚垫。

进一步，恒压水箱包括由钢化玻璃制成的储液槽和密封盖板；储液槽的底部设有卡槽，用于卡紧导流系统，储液槽的上沿设有滑槽，密封盖板的边缘设有硅胶密封垫，密封盖板通过滑槽盖合于储液槽上。

进一步，承台上设有定位板，定位板和承台上均匀插装有插销以连接二者，定位板的中部还设有凹槽，试件下端插入凹槽。

进一步，动水循环系统还包括储液池，储液池串联在出水管路上，分别与恒压水箱和水泵连通。