[发明专利]岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和方法

说明书

岩石类材料宏‑微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和方法，包括六块承压板和高清数码显微镜，五块承压板采用钢质材料制成，一块承压板采用石英玻璃制成，六块承压板相互搭接布置，其中石英玻璃的前端设有钢垫板；钢垫板内分别开设有用于放置内镜镜头凹槽和摄像头凹槽，内镜镜头凹槽内安装有内镜镜头，摄像头凹槽内安装有高帧率全高清摄像头，且内镜镜头和高帧率全高清摄像头的信号线分别通过贯通小孔Ⅰ和贯通小孔Ⅱ延伸至钢垫板外侧与图像监视器连接；所述石英玻璃承压板的边角处切掉一个三棱柱形成切面，高清数码显微镜与切面正对设置。本发明实现了真三维应力下岩石类材料宏‑微观裂隙萌生、扩展和相互贯通全过程的连续、可视化观测。

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，特别涉及岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和方法。

背景技术

如今我国将大力推进隧道工程、水利水电工程、边坡工程等基础工程的建设。在实际工程中，工程岩体的受力状态十分复杂，除岩体表面外，其余各点均处于三向受力状态。此外，随着工程的施工，各点的受力状态也在不断改变。裂隙作为影响岩体整体强度的重要因素，其所处环境的微小变化都有可能导致工程岩体发生失稳或者破坏，岩石工程界普遍需求一种岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和方法，以解释岩石类材料在真三轴复杂应力状态下裂隙扩展机制及其力学机理。

目前，“三刚”式岩石真三轴夹具采用的六面加载压板大多留有加载空白间隙，容易导致试样表面受力不均，从而影响试验效果；此外，目前真三轴装置所用材质不透明，尚不能实现对岩石类材料同时进行宏-微观破裂演化过程的可视化观测，岩石类材料裂隙扩展过程和扩展机制不清。因此，为了更好地研究岩石类材料宏-微观裂纹扩展过程，实现连续、可视化观测，亟需发明岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和方法，本发明的夹具施工工艺简单，成本较低，适用范围广，观测方法机理明确，可操作性强，具有良好的推广前景。

岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具和观测方法，包括六块承压板和高清数码显微镜，五块承压板采用钢质材料制成，一块承压板采用透明材料制成，六块承压板相互搭接布置，其中透明承压板的前端设有钢垫板；钢垫板内分别开设有用于放置内镜镜头凹槽和高帧率全高清摄像头凹槽，内镜镜头凹槽内安装有内镜镜头，高帧率全高清摄像头凹槽内安装有高帧率全高清摄像头，且内镜镜头和高帧率全高清摄像头的信号线分别通过贯通小孔Ⅰ和贯通小孔Ⅱ延伸至钢垫板外侧与图像监视器连接；所述透明材料的边角处切掉一个三棱柱形成切面，高清数码显微镜与带有切面的透明材料的切面正对设置。

所述钢质承压板采用12CrMoV合金钢材料制成。

所述透明承压板采用石英玻璃制成。

一种适用于岩石类材料宏-微观裂纹扩展连续观测真三轴夹具的观测方法，包括以下步骤：

步骤1，将内镜镜头和高帧率全高清摄像头分别对应安装于钢垫板内的内镜镜头凹槽和高帧率全高清摄像头凹槽中，且内镜镜头的信号线和高帧率全高清摄像头的信号线分别通过贯通小孔Ⅰ和贯通小孔Ⅱ穿出与图像监视器连接，通过内镜镜头和高帧率全高清摄像头同时观测岩石类材料宏观裂纹萌生、扩展及破裂过程；

步骤2，将五块钢质承压板和一块透明承压板采用相互搭接的方式组装成一体，并在其内部放置含裂隙的岩石类材料试件，然后在透明承压板的外侧安装一块钢垫板，且带有内镜镜头凹槽和高帧率全高清摄像头凹槽的钢垫板与带有切面的承压板对应安装；

步骤3，在带有切面的石英玻璃的侧向布置一个高清数码显微镜，高清数码显微镜的镜头与承压板的切面正对，通过承压板所设切面观测试件微观裂纹萌生、扩展、破裂过程；