[发明专利]实时风温岩石单轴压缩实验装置、系统及方法

说明书

本申请涉及岩石力学特性技术领域，具体公开了一种实时风温岩石单轴压缩实验装置、系统及方法，该装置包括箱体、加压机构、风温控制机构以及检测机构，箱体用于放置岩石样品，箱体上设置有开口、第一风口和第二风口；加压机构包括通过开口与岩石样品接触的施压件；风温控制机构用于控制箱体内的温度，风温控制机构的入风口与第一风口连通，风温控制机构的出风口与第二风口连通；检测机构设置于岩石样品上，检测机构用于监测岩石样品的损伤特征；通过加压机构对岩石样品施加压力，风温控制机构控制箱体内的温度使箱体内部可以模拟高地温隧施工与建设中围岩温度变化的实际工况，检测机构监测岩石在压力作用下实时风温变化过程中的损伤特征。

技术领域

本申请总体来说涉及岩石力学特性技术领域，具体而言，公开了一种实时风温单轴压缩实验装置、系统及方法。

背景技术

高地热是深埋隧道工程面临的主要不良地质灾害之一，围岩开挖后高温岩体暴露在极低温度下，产生的高温差对围岩和支护结构物理力学行为的影响尚不清楚。此外，开挖后冻融循环作用同样会引起隧道围岩力学性质劣化。因此，研究单轴压力作用下实时温度变化对岩石损伤特性的影响，对于高地温深埋隧道的建设和施工具有重要意义。

目前，国内外学者通过室内实验开展了大量温度效应对岩石物理力学行为影响的研究。但是，目前的实验方法均不符合高地温深埋隧道的实际工况，研究成果难以直接应用于高地温隧道的施工和建设中。

发明内容

本申请提供一种实时风温单轴压缩实验装置、系统及方法。

为实现上述发明目的，本申请采用如下技术方案：

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种实时风温岩石单轴压缩实验装置，包括：

箱体，用于放置岩石样品，所述箱体上设置有开口、第一风口和第二风口；

加压机构，包括施压件，所述施压件通过所述开口与所述岩石样品接触；

风温控制机构，用于控制所述箱体内的温度，所述风温控制机构的入风口与所述第一风口连通，所述风温控制机构的出风口与所述第二风口连通；以及

检测机构，设置于所述岩石样品上，检测机构用于监测所述岩石样品的损伤特征。

根据本申请的一实施方式，其中所述第一风口和所述第二风口相对设置。

根据本申请的一实施方式，其中所述箱体为保温材料制成，或者所述箱体的内壁设置有保温层。

根据本申请的一实施方式，其中所述风温控制机构包括机壳，所述机壳内设置有风机、加热器、制冷机以及控制面板，所述风温控制机构通过所述控制面板设定工作参数。

根据本申请的一实施方式，其中所述箱体内设置有用于支撑所述岩石样品的第一垫块。

根据本申请的一实施方式，其中所述箱体上设置有门体，所述门体上设置有把手。

根据本申请的一实施方式，其中所述检测机构包括应变仪和声发射传感器。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种实时风温岩石的单轴压缩实验系统，包括数据分析器、单轴试验机和如前述所述的装置，所述单轴试验机用于向所述施压件加载压力，所述装置的所述箱体上设置有出线口，所述装置的所述检测机构的数据线通过所述出线口突出所述箱体并与所述数据分析器电连接。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种实时风温岩石的单轴压缩实验方法，用于控制如前述所述的装置，所述方法包括：

控制所述施压件按照第一速率加压至目标压力；

在预设时间后，控制所述箱体内按照第二速率将温度调节至第一目标温度，并在第一时长内保持所述第一目标温度；以及

按照预设方案将所述箱体内的温度调节至第二目标温度，并在第二时长内保持所述第二目标温度。

根据本申请的一实施方式，其中所述预设方案包括：