[发明专利]观测三维方形裂隙破坏及应变场的实验方法和实验装置

摘要

本发明涉及观测三维方形裂隙破坏及应变场的实验方法和实验装置，该方法该方法将粒子图像测速法和压缩试验相结合，采用人工注模制作三维内置方形裂隙试件，分层掺入均匀的示踪粒子能观察到在单轴压缩下三维内置方形裂隙的破坏特性及实现应变场可视化，进一步提高了对三维内置裂隙断裂破坏的认识，方法简单易行、成本低。该实验装置采用脆性透明树脂材料能模拟实际岩石裂缝的现实情况，能针对三维内置方形裂隙试件测定应变场。

主权项

1.一种观测三维裂隙破坏及应变场的实验方法，该方法的步骤是：（1）制作模具及裂隙：制作只有上口敞开，其余方向均封闭的长方体模具，在模具的两个侧面上钻取小孔，从模具上口中放入薄铝片制成的裂隙，通过细棉线穿过小孔将预制的裂隙固定在模具内部，然后在模具外侧将小孔密封；（2）掺入示踪粒子：采用单位体积作为份数，用透明容器取100份液体非饱和树脂和0.5‑2份的过氧化甲乙酮制备混合液体，保持混合液体的颜色色泽一致且无气泡聚集；将混合液体分几批加入模具中，每批混合液体加入后均沿同一方向均匀撒入多个示踪粒子，多个示踪粒子均匀分布在混合液中；（3）固化试件进行单轴压缩试验：把掺入示踪粒子后的混合液体在室温放置24h后固化成型为三维内置裂隙试件，将固化后的试件从模具中取出；在进行单轴压缩试验前将试件放置在冷冻箱中冷冻6~8h，冷冻温度不高于‑10℃；取出冷冻后的试件，将其放置在岩石力学试验机中进行单轴压缩载荷，得到应力‑应变曲线；为探索三维内置裂隙扩展模式，分别采用极限抗压强度的15%、30%、45%、60%和75%对该试件进行预压；（4）在试件的右侧和正前方分别置放氩离子激光器及其控制电路，在步骤（3）的单轴压缩载荷试验过程中打入片光光路，对掺入的示踪粒子进行追踪，追踪结果导入记录系统，分别得到极限抗压强度的15%、30%、45%、60%和75%情况下，两个方向的应变场，最终得到三维内置裂隙试件两侧的正交应变场结果；（5）在步骤（3）的试验过程中，高速相机实时收集和记录试件变形破坏过程。