[发明专利]一种单裂隙岩体流‑固耦合试验系统及试验方法

摘要

本发明公开了一种单裂隙岩体流‑固耦合试验系统及试验方法，它是由试样剪切装置、应力加载装置、渗透压伺服装置以及数据采集处理装置共同组成。通过试样剪切装置对岩石试件施压时形成剪应力，在岩石试件上形成裂隙；通过应力加载装置对试件进行加载；通过渗透压伺服装置进行流体渗透；通过数据采集处理装置对实验数据进行实时数据显示、采集和记录。本发明通过上述各装置可完成岩石裂隙在不同法向荷载条件下的剪切‑渗流耦合试验，试验过程操作简单，结果可靠，并可直观显示结果。

主权项

一种单裂隙岩体流‑固耦合试验系统，其特征在于，它是由试样剪切装置、应力加载装置、渗透压力伺服装置以及数据采集处理装置共同组成；其中：所述试样剪切装置由置于岩石试件顶部的上压头、上刚性垫片和置于岩石试件底部的下压头、下刚性垫片组成；所述的上压头、上刚性垫片、下压头、下刚性垫片的断面与岩石试件断面一致，由封水胶套依次将上压头、上刚性垫片、岩石试件、下刚性垫片、下压头套在一起，共同组成一个柱状体；所述的下压头和下刚性垫片上设有向岩石试件注水的进水通道，上压头和上刚性垫片上设有供岩石试件出水的回水通道；所述的上刚性垫片和下刚性垫片设计为互为对应的台阶状，当上下台阶对岩石试件施压时形成剪应力，在岩石试件上形成裂隙；所述的应力加载装置包括轴压力框架和侧压力装置，轴压力框架的底部设有千斤顶，千斤顶上设有用于放置试样剪切装置的联合支座，轴压力框架的顶部设有用于给试样剪切装置施加反力的轴向压头，千斤顶与轴向压头的作用中心在一条轴线上；上述的侧压力装置是在试样剪切装置的两侧位置对称设有侧压头、侧压板和侧顶板；其中，侧压头压紧在岩石试件的两侧并与岩石试件的接触面相配合，岩石试件为方柱形时接触面为平面，岩石试件为圆柱形时接触面为弧面；侧压板与侧压头的接触面互为凸凹槽结构，使侧压头与岩石试件可沿轴向加载方向滑动；所述的侧顶板顶在联合支座两侧；所述的侧顶板和侧压板上设有对应的通孔，通过通孔用拉杆将两侧的侧顶板拉紧，从而将联合支座、侧压板、侧压头和岩石试件紧固在一起；要求其中一侧的侧顶板和联合支座的接触面设计为互为斜面；上述侧压力装置的底部对称设有滑动轴承，通过滑动轴承支撑在支撑杆上，使侧压力装置在支撑杆上可沿侧向力方向滑动；所述渗透压力伺服装置包括伺服液压泵和为伺服液压泵供水的水箱，伺服液压泵的出水口用进水管与岩石试件的进水通道连通，岩石试件回水通道用回水管与水箱连通，从而形成水循环；在进水管上设有进水阀门、进水压力传感器和进水流量传感器；在回水管上设有回水阀门、回水压力传感器和回水流量传感器；所述的数据采集处理装置包括计算机和数据采集器，应力加载装置的轴压传感器、轴向位移传感器、侧压传感器、侧向位移传感器以及应力加载装置的进水压力传感器、进水流量传感器、回水压力传感器和回水流量传感器的信号传输给数据采集器，数据采集器再传输给计算机进行处理。