[發明專利]一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201810795399.5
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109187917A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 楊典森;陳衛忠;馬池帥;于洪丹;田洪銘;趙武勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G06T7/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 朱昀

本申請公開了一種水?力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置和方法，裝置包括：側壁透明的密閉容器，內部構成用以容納試樣的密閉空間，其上設有濕度傳感器；伺服單軸加載系統，包括用以對試樣進行軸向加載的頂部壓頭和剛性底座；濕度控制儀，其與密閉容器通過管路密閉連接，用以控制密閉容器內的濕度；濕度控制系統，與濕度傳感器和濕度控制儀連接；圖像采集裝置，其以可繞密閉容器旋轉的方式設在密閉容器的外側，用以采集試樣側面全視角的變形前后的圖像；圖像控制分析系統，其與圖像采集裝置連接，用以獲取圖像采集裝置傳輸的數據，并基于雙目立體視覺原理，還原試樣表面各點變形前后的三維空間坐標，實現試樣表面形貌特征信息重構。

技術領域

本公開一般涉及巖石力學性能測試領域，具體涉及一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置及方法。

背景技術

地下水在巖體裂隙中的滲流會導致巖石強度弱化，加之巨大的原巖壓力，往往是重大工程災害產生的主要原因。當開挖環境受到水-力耦合作用，易造成巖體內部裂隙變形，威脅工程安全，水-力耦合作用下巖石的破壞機理已成為巖土工程界關注的焦點。傳統的單軸或三軸加載僅能獲得巖石試樣的宏觀破壞形態及承載力，無法實現水-力耦合作用下巖石試樣的細觀破壞過程追蹤。

國內關于水力耦合作用下巖石軟化破壞機理的研究大部分仍基于傳統的加載裝置，較少對巖石試樣全場破壞形態進行分析，下面對具有代表性的適用于水-力耦合作用的試驗系統及方法進行介紹：

2013年2月，公開號為CN 102914630 A的中國專利申請《一種巖石水-力耦合流變損傷多尺度力學試驗系統》中提供了一種巖石水-力耦合流變損傷多尺度力學試驗系統，適用于模擬再現高壓動/靜水及其它工作液體環境條件下巖石水-力耦合軟化破壞全過程。

2017年8月，公開號為CN 108088860 A的中國專利申請《一種水力耦合試驗三維裂隙類巖石試樣的制作裝置及方法》中提出了一種制作含三維裂隙巖石試樣的模具，能夠精確定位三維裂隙，適用于水力耦合試驗。

2018年5月，公開號為CN 107666608 A的中國專利申請《一種巖土水力耦合分析系統及其控制方法》中提供了一種巖土水力耦合分析系統和巖土水力耦合分析系統的控制方法，結合三維CT掃描技術、濕度循環控制系統和伺服加載技術實現巖土介質水力耦合作用下的微觀結構測量。

上述代表性的水-力耦合作用系統一定程度上實現了水-力耦合作用下巖石試樣破壞形態及破壞機理的分析，但是傳統的加載系統僅能夠從宏觀上判斷巖石試樣的破壞程度及破壞過程，無法細觀描述，迄今為止，尚未有能夠全方位實時觀測巖石試樣在水力耦合作用下破壞過程的試驗系統及方法。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試方案。

第一方面，本申請實施例提供了一種水-力耦合作用下巖石360°全視角測試裝置，包括：

側壁透明的密閉容器，內部構成用以容納試樣的密閉空間，其上設有濕度傳感器；

伺服單軸加載系統，包括用以對試樣進行軸向加載的至少部分的設于所述密閉容器內部的頂部壓頭和剛性底座；

濕度控制儀，其與所述密閉容器通過管路密閉連接，用以控制所述密閉容器內的濕度；

濕度控制系統，與所述濕度傳感器和所述濕度控制儀連接；

圖像采集裝置，其以可繞所述密閉容器旋轉的方式設在所述密閉容器的外側，用以采集所述試樣側面全視角的變形前后的圖像；

圖像控制分析系統，其與所述圖像采集裝置連接，用以獲取所述圖像采集裝置傳輸的數據，并基于雙目立體視覺原理，還原所述試樣表面各點變形前后的三維空間坐標，實現所述試樣表面形貌特征信息重構；