[发明专利]一种真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置与方法

权利要求书

1.一种真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，包括：真三向应力施加模块、稳态热流生成模块、保温模块和分布式温度测试模块，

所述真三向应力施加模块与岩石立方体试样接触，其用于为试样提供真三向均匀应力；

所述稳态热流生成模块设置在试样六个端面位置，其包括用于为试样提供不同测试温度的热源和冷源以及热流计，所述热流计上安装有热电偶，实现热流的监测与测量；

所述保温模块用于实现不同工况下试样各方向保温性能的调节；

所述分布式温度测试模块用于测得试样端面中心与边缘的温度；

还包括控制系统，所述控制系统用于基于分布式温度测试模块获得非测量方向试样表面的温度变化，调整非测量方向冷源与热源的温度。

2.根据权利要求1所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述真三向应力加载模块包括反力框架以及安装在反力框架上的六个液压伺服作动器，所述反力框架设置在装置外侧，为六个液压伺服作动器提供反力，在所述反力框架两侧设有可自由升降的支柱，通过调节支柱的高度，实现试样舱的开启与关闭。

3.根据权利要求2所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述液压伺服作动器前端均设置有矩形加载板，其用于为试样提供真三向均匀应力，所述液压伺服作动器通过双向阀与油源相连接，液压伺服作动器能够根据指令自动向装置三个方向施加应力，液压伺服系统通过向作动器中注油与排油来改变液压作动器的体积从而实现各方向应力的增加与减小。

4.根据权利要求1所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述稳态热流生成模块，包括热流计、热源及冷源，所述热流计一端与冷源或热源接触，另一端与所述保温模块的稳压隔热舱接触，在所述热流计上设置有若干热电偶安装孔，所述热源设置在热流计与真三向应力施加模块的液压伺服作动器之间。

5.根据权利要求4所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述热流计为一已知导热系数的耐压金属纯铜长方体方块，所述热源为一方形的内置环形电阻丝耐高压陶瓷片，所述热源通过对电阻丝通入恒定电流，实现电阻丝的稳定发热，为试样一端提供一个较高的稳定温度，所述冷源为一围绕在热流计侧面的金属环形密封圈，安装在试样热流计一端的侧面，所述冷源内部设有围绕热流计的环形水流通道，通过外接恒温冷却水箱，对金属环形密封圈内持续稳定循环通水，为试样一端提供一个较低的稳定温度。

6.根据权利要求4或5所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述热流计外部套接有用于保证稳态传热过程中热流计温度稳定的热流计保温外壳。

7.根据权利要求1所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述保温模块包括与试样六个端面接触的稳压隔热舱，所述稳压隔热舱为一高度可调节的空腔，其两端分别与试样和稳态热流生成模块紧密贴合，舱室设有与外部液压伺服系统连接的导液双向阀，在维持腔室液体压力的前提下，可通过向腔室内注入与排出导热隔热液，从而改变试样与热流计之间的热阻，进而实现不同工况下试样各方向保温性能的调节。

8.根据权利要求1所述的真三向应力下岩石导热各向异性稳态试验装置，其特征在于，所述保温模块还包括包裹在整个试样及热流计外部的球形保温外壳，所述球形保温外壳为设置在试样装置外部的球形金属外壳，通过支柱与反力框架连接，内部空腔填充有绝热阻燃耐高温材料。