[發明專利]一種巖石滲流-應力耦合剪切流變試驗的測試方法

有效

• 申請號: 201610058917.6
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105699211B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 劉琳;徐衛亞;王環玲;王如賓;王偉
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐瑩

本發明公開了一種巖石滲流?應力耦合剪切流變試驗的測試方法，將巖樣放入滲流?應力耦合剪切流變試驗盒中上、下部試驗盒之間形成的中空圓柱筒內，上、下部試驗盒的接觸面為斜面，對密封套筒施加圍壓固定，向上部試驗盒頂端的承壓面施加軸壓，上、下部試驗盒分別設有從上、下表面引至接觸面的滲水孔并施加滲壓，根據下部試驗盒底部安裝的應變計得到的水平應變換算出巖樣的剪切應變。本發明可通過施加軸向壓力來進行傾斜角度下的滲流?應力耦合剪切流變試驗，通過軸壓與剪切面的傾角即剪切角度α來換算剪切應力，并通過下部試驗盒底端應變計與剪切角度α換算滲流?應力耦合剪切流變量，對定量研究巖石在滲透?應力耦合條件下的剪切流變特性問題具有參考價值。

技術領域

本發明涉及巖石力學與工程領域，具體涉及一種巖石滲流-應力耦合剪切流變試驗。

背景技術

巖石滲透特性的研究是目前巖石力學一個重要的研究課題，具有非常重要的工程背景和意義，例如壩基、隧道或洞穴的挖掘、油氣開采等，地下水是影響巖石工程穩定的重要因素。巖石滲流-應力耦合條件下的剪切試驗是研究工程中地震、滑坡等產生機理的基礎，因此受到國內外巖石力學工作者的重視。

巖石的流變破壞普遍存在，許多巖體工程的破壞都因巖石的流變破壞而引起。巖石的流變試驗是研究巖石在長期荷載作用下力學特性的基本手段，開展巖石滲流-應力耦合條件下的剪切流變試驗可以定性和定量地研究剪切流變試驗中的滲流-應力耦合問題。目前針對巖石剪切流變的試驗中，大多采用水平加載的形式研究水平剪切面，還沒有進行垂直加載下帶有不同角度的剪切流變試驗。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種巖石滲流-應力耦合剪切流變試驗的測試方法，解決巖石在傾斜角度下滲流-應力耦合剪切流變的測試技術問題。

技術方案：本發明提供了一種巖石滲流-應力耦合剪切流變試驗的測試方法，包括以下步驟：

(1)將巖樣放入滲流-應力耦合剪切流變試驗盒中上、下部試驗盒之間形成的中空圓柱筒內，上、下部試驗盒的接觸面為斜面，所述滲流-應力耦合剪切流變試驗盒置于密封套筒內，放入巖石三軸試驗儀上進行固定；

(2)對密封套筒施加圍壓固定，保證試驗盒只在套筒內部發生滑移變化；

(3)向上部試驗盒頂端的承壓面施加軸壓；

(4)上、下部試驗盒分別設有從上、下表面引至接觸面的滲水孔，通過滲水孔向巖樣施加滲壓；

(5)根據下部試驗盒底部安裝的應變計得到的水平應變換算出巖樣的剪切應變。

進一步，上、下部試驗盒接觸面的斜角即為剪切角度α，剪切應力通過軸壓與剪切角度α進行換算得到。

進一步，所述下部試驗盒外壁沿周向2/3的部分設有由彈性變形材料填充的凹陷，下部試驗盒的底部安裝有滑槽，應變計置于滑槽內，為下部試驗盒的水平變形滑動提供空間。

進一步，所述凹陷的深度為下部試驗盒所允許的最大水平位移量。

進一步，所述下部試驗盒滲水孔的滲壓大于上部試驗盒滲水孔的滲壓，滲壓差即為剪切流變試驗中的滲壓。

進一步，對巖樣施加穩定的滲壓值并保持24小時。

為了保證滲壓施加方向沿巖樣對稱，所述上、下部試驗盒的滲水孔沿接觸面的中心中心對稱。

進一步，所述滲水孔沿接觸面向外延伸的位置設有防水凹槽，凹槽內部有防水墊層，上、下部試驗盒在與防水凹槽相對應的位置設有與凹槽相適配的凸起件，用于防止滲透水向除剪切面方向外其余方向滲透。

為了保證巖樣與試驗盒貼合匹配，不留空隙，所述中空圓柱筒內放置高性能橡膠套，橡膠套內徑與巖樣的外徑相同。