[發明專利]一種巖石滲流-應力耦合剪切流變試驗盒

有效

• 申請號: 201610061213.4
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105717020B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 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: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 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盒，包括以斜面作為接觸面的上部試驗盒和下部試驗盒，所述上、下部試驗盒置于密封套筒內，巖樣穿過接觸面卡固在所述上、下部試驗盒之間形成的中空圓柱筒內，所述上、下部試驗盒分別設有從上、下表面引至接觸面的滲水孔，所述下部試驗盒的底部安裝有應變計。本發明通過對上部試驗盒施加軸向壓力，并傳遞至下部試驗盒，斜面的接觸面作為剪切面，滲水孔能夠對剪切面施加滲壓達到滲流?應力耦合的效果，通過測量下部試驗盒的水平形變及接觸面的剪切角度換算滲流?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盒。

背景技術

巖石滲透特性的研究是目前巖石力學中一個重要的研究課題，具有非常重要的工程背景和意義。但是由于存在一定地下水，通常會涉及水與巖石的相互耦合作用，主要是滲透水壓影響圍巖的應力分布情況，改變巖石所處應力場，而應力的重分布又導致巖石滲透特性發生變化，進而引起滲流場的改變。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的，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，還沒有垂直加載下帶有不同角度的剪切流變試驗裝置，同時針對不同角度的剪切面滲流特性裝置也尚未報道。

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，提供一種滲流-應力耦合剪切流變試驗盒，用于測試滲流-應力耦合條件下巖石的剪切流變特性，解決巖石在不同角度下滲流-應力耦合剪切流變問題。

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盒，包括以斜面作為接觸面的上部試驗盒和下部試驗盒，所述上、下部試驗盒置于密封套筒內，巖樣穿過接觸面卡固在所述上、下部試驗盒之間形成的中空圓柱筒內，所述上、下部試驗盒分別設有從上、下表面引至接觸面的滲水孔，所述下部試驗盒的底部安裝有應變計。

進一步，所述上部試驗盒的頂部為平整的承壓面，用于施加軸向壓力來進行剪切試驗，保證承壓面均勻受力。

進一步，所述上、下部試驗盒的滲水孔沿接觸面的中心中心對稱，保證滲壓施加方向沿巖樣對稱。

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外其余方向滲透。

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，該凹陷給下部試驗盒的形變流出空間，且凹陷的最大深度即為下部試驗盒所允許的最大水平位移量。

更進一步，所述下部試驗盒的底部安裝有滑槽，下部試驗盒可沿滑槽發生水平形變滑動，應變計置于滑槽內，應變計測量得到的位移量即為水平應變變形。

為了保證上部試驗盒只沿著軸向加載的方向運動，所述密封套筒為銅質材料。

有益效果：本發明通過對上部試驗盒施加軸向壓力，并傳遞至下部試驗盒，斜面的接觸面作為剪切面，滲水孔能夠對剪切面施加滲壓達到滲流-應力耦合的效果，通過測量下部試驗盒的水平形變及接觸面的剪切角度換算滲流-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。

附圖說明

圖1為本發明裝置的軸向剖面圖；

圖2為本發明裝置的頂部平面圖；