[發明專利]基于雙軸流變儀實現可視化的真三軸水力耦合試驗裝置

有效

• 申請號: 201910599102.2
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110501232B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 趙程;牛佳倫;牛奕然;周依盟;李琳;張睿;幸金權
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/04;G01N1/28
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種基于雙軸流變儀實現可視化的真三軸水力耦合試驗裝置，用以對前后兩面中心處開設前后貫通預制裂隙的大理石試樣進行水力耦合試驗，其特征在于，該裝置包括由相互對接形成方形密封內空間的兩塊改性聚碳酸酯板(6)以及用以在上下左右四個方向向大理石試樣加壓的雙軸流變儀加載組件，所述的大理石試樣設置在密封內空間內，雙軸流變儀加載組件穿過改性聚碳酸酯板(6)向大理石試樣加壓，所述的上下左右四個方向上的雙軸流變儀加載組件結構相同，包括與大理石試樣側面緊密貼合的加載墊片(1)、通過圓柱形的軸力傳遞構件(2)與加載墊片(1)連接的雙軸流變儀加載板(3)，所述的軸力傳遞構件(2)設有多個并且穿過改性聚碳酸酯板(6)的側面，所述的加載墊片(1)通過橡膠圍壓密封圈(5)與大理石試樣側面緊密貼合，所述的橡膠圍壓密封圈(5)為環形密封圈，用以將大理石試樣側面完全包裹，所述的兩塊改性聚碳酸酯板(6)通過四個角上的四個緊固螺栓(7)緊固連接，并在連接面上設有用以密封的橡膠墊圈(4)，在后改性聚碳酸酯板與大理石試樣上預制裂隙對應的位置處開設注水孔(9)，并且在后面預制裂隙與后改性聚碳酸酯板之間以及前面預制裂隙與前改性聚碳酸酯板上的觀測區之間均設有用以密封和連通的圓筒形孔隙水壓密封圈(10)，使得后改性聚碳酸酯板上的注水孔、后孔隙水壓密封圈、預制裂隙、前孔隙水壓密封圈以及前改性聚碳酸酯板上的觀測區形成密封的水滲透通道，在前改性聚碳酸酯板和后改性聚碳酸酯板上還設有注油孔(8)；

該裝置的使用過程如下：

1)安裝大理石試樣：將大理石試樣前后中心用水刀加工預制裂隙，將橡膠圍壓密封圈(5)套設在大理石試樣的四個側面并保證貼合，通過加載墊片(1)和軸力傳遞構件(2)將大理石試樣固定在雙軸流變儀加載板(3)上，將孔隙水壓密封圈(10)固定于大理石試樣正反兩面中心處，并采用前后兩塊改性聚碳酸酯板(6)罩住大理石試樣，通過緊固螺栓(7)緊固，保證與孔隙水壓密封圈(10)密封貼合；

2)加載：基于深地工程背景，包括以下三種加載方法：

21)對于深部巖體分級加載流變破壞時：先通過注油孔(8)對大理石試樣加載圍壓、利用雙軸流變儀加載板(3)加載軸壓、通過注水孔(9)加載滲透水壓到設定的應力水平，然后保持不同圍壓強度，分級加載軸壓進行流變試驗，直至加速流變導致巖樣破壞；

22)對于近場圍巖不同深度處因開挖卸荷和應力調整導致的巖體時效問題時：先通過注油孔(8)對大理石試樣加載圍壓、利用雙軸流變儀加載板(3)加載軸壓、通過注水孔(9)加載滲透水壓到初始應力水平，然后保持圍壓不變，按不同的卸載強度對軸壓卸載，然后保持軸壓不變，加載圍壓到不同應力水平進行流變試驗；

23)對于裂隙擴展導致近場圍巖損傷的時效問題時：先通過注油孔(8)對大理石試樣加載圍壓、利用雙軸流變儀加載板(3)加載軸壓到設定應力水平，然后逐級通過注水孔(9)加載滲透水壓，在巖樣裂隙擴展后，保持應力水平不變進行流變試驗。