[實用新型]直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力-滲流耦合試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820584424.0
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN208109656U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志雄;葉雪云
• 申請（專利權(quán)）人: 欽州學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

本實用新型公開一種直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力?滲流耦合試驗裝置，包括巖石試樣、直接拉伸系統(tǒng)、注水滲透系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)；所述巖石試樣內(nèi)設(shè)有一呈圓柱狀的封閉注水內(nèi)腔；所述直接拉伸系統(tǒng)包括試樣套帽、連接件、柔性抗拉繩索、球頭拉桿、套筒、滾珠；所述注水滲透系統(tǒng)包括進水管、出水管、流量計、抽水泵；所述數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)顯示器、應(yīng)變片。本拉伸試驗裝置設(shè)置巖石直接拉伸系統(tǒng)，結(jié)合帶有封閉內(nèi)腔的圓柱狀巖石試樣，通過在巖石試樣內(nèi)腔中施加不同的水壓，實現(xiàn)巖石在直接拉伸荷載下，測定拉伸與滲流共同作用下的巖石力學性能指標，不僅提供了一個直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力?滲流耦合試驗裝置，而且有利于全面研究巖石的滲透特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種巖石試驗裝置，具體涉及一種直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力-滲流耦合試驗裝置。

背景技術(shù)

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。應(yīng)力場與滲流場耦合條件下，應(yīng)力場的改變又會導致材料裂隙發(fā)生進一步變形，特別拉應(yīng)力可以導致裂紋迅速擴展或者裂隙張開，巖石內(nèi)部空隙增大，進一步改變其滲透性能進而影響滲透系數(shù)，導致巖石力學性能指標劣化。因此，水的滲流場隨著材料的滲透系數(shù)變化而重新分布，這種應(yīng)力與滲流相互作用，稱為應(yīng)力-滲流耦合。近年來，我國興建一批重大巖石力學工程的，導致應(yīng)力-滲流耦合作用下巖石的變形、損傷破壞及穩(wěn)定性成為工程學科的熱點問題，但解決這些問題的關(guān)鍵在于得到耦合作用下力學指標與滲透系數(shù)變量之間定量關(guān)系，以能夠反映應(yīng)力應(yīng)變及滲透系數(shù)演化規(guī)律的應(yīng)力-滲流耦合本構(gòu)模型，從微細觀角度對工程的水-力破壞機理和長期穩(wěn)定性進行研究，對于巖石工程設(shè)計、施工以及減災(zāi)防災(zāi)均具有重要的現(xiàn)實意義

公開號為CN105699211A、CN105486623A等中國公開專利文獻，雖然是關(guān)于應(yīng)力-滲流耦合的試驗裝置，但是這些試驗裝置的耦合都是在圍壓作用或者剪切滲流作用下進行的，并沒有針對巖石在直接拉伸荷載下的應(yīng)力-滲流耦合研究，且目前還未有關(guān)于直接拉伸載荷下的應(yīng)力-滲流耦合試驗裝置。因此，在直接拉伸荷載下的巖石滲透性能還不可知，進而限制巖石工程的應(yīng)用領(lǐng)域范圍。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供一種直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力-滲流耦合試驗裝置，本拉伸試驗裝置設(shè)置自動對中式巖石直接拉伸系統(tǒng)，結(jié)合帶有封閉內(nèi)腔的圓柱狀巖石試樣，通過在巖石試樣內(nèi)腔中施加不同的水壓，實現(xiàn)巖石在直接拉伸荷載下，測定拉伸與滲流共同作用下的巖石力學性能指標，不僅提供了一個直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力-滲流耦合試驗裝置，而且有利于全面研究巖石的滲透特性。

為了達到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案：

直接拉伸荷載下的巖石應(yīng)力-滲流耦合試驗裝置，包括呈圓柱狀的巖石試樣、直接拉伸系統(tǒng)、注水滲透系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)；所述巖石試樣內(nèi)設(shè)有一呈圓柱狀的封閉注水內(nèi)腔；所述直接拉伸系統(tǒng)包括對稱設(shè)置的上拉伸試驗單元和下拉伸試驗單元，所述上拉伸試驗單元、下拉伸試驗單元均包括配合設(shè)于巖石試樣端部的試樣套帽，所述試樣套帽上連接一連接件，所述連接件的端部鉸接一柔性抗拉繩索，所述柔性抗拉繩索是由碳纖維材料制成，所述柔性抗拉繩索的端部鉸接于一球頭拉桿上，所述試樣套帽、連接件、柔性抗拉繩索、球頭拉桿同軸安裝，所述球頭拉桿包括呈半球狀的球頭轉(zhuǎn)件和設(shè)于球頭轉(zhuǎn)件下方、且與柔性抗拉繩索鉸接的連接拉桿，所述球頭轉(zhuǎn)件嵌套于一套筒內(nèi)，所述套筒內(nèi)開設(shè)與球頭轉(zhuǎn)件相匹配的嵌入槽，所述嵌入槽內(nèi)、且沿著球頭轉(zhuǎn)件的圓周表面設(shè)有若干顆滾珠，所有滾珠可與球頭轉(zhuǎn)件相對轉(zhuǎn)動，所述套筒上、且位于嵌入槽的上方可拆卸地設(shè)有一嵌槽蓋；所述注水滲透系統(tǒng)包括與巖石試樣上端連接的進水管、與巖石試樣下端連接的出水管，所述進水管、出水管與封閉注水內(nèi)腔相通，所述進水管和出水管均貫穿試樣套帽后與流量計、抽水泵連接，所述流量計用于控制水管上的流量，所述抽水泵用于控制封閉注水內(nèi)腔的水壓；所述數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)顯示器，所述數(shù)據(jù)顯示器與出水管上的流量計電氣連接，所述數(shù)據(jù)顯示器還與位于巖石試樣表面上的應(yīng)變片電氣連接。