[發(fā)明專利]基于雙軸流變儀實(shí)現(xiàn)可視化的真三軸水力耦合試驗(yàn)裝置

有效

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• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110501232B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙程;牛佳倫;牛奕然;周依盟;李琳;張睿;幸金權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種基于雙軸流變儀實(shí)現(xiàn)可視化的真三軸水力耦合試驗(yàn)裝置，用以對前后兩面中心處開設(shè)前后貫通預(yù)制裂隙的大理石試樣進(jìn)行水力耦合試驗(yàn)，該裝置包括由相互對接形成方形密封內(nèi)空間的兩塊改性聚碳酸酯板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(shè)置在密封內(nèi)空間內(nèi)，雙軸流變儀加載組件穿過改性聚碳酸酯板向大理石試樣加壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有真三軸加載、可視化操作等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石相似材料應(yīng)力加載試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于雙軸流變儀實(shí)現(xiàn)可視化的真三軸水力耦合試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

巖體在構(gòu)造運(yùn)動、卸荷作用、風(fēng)化作用等影響下，其內(nèi)部和表面會形成各種類型的不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，如節(jié)理、斷層、地層錯動面、卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙等，這些結(jié)構(gòu)面共同構(gòu)成了巖體內(nèi)部的裂隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其分布特征和相互作用與巖體力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。在深埋洞室中，由于施工擾動和滲透水壓等作用，圍巖所處的三向應(yīng)力重新分布，極易導(dǎo)致裂隙網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和貫通，降低圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響深埋洞室的安全性。因此，對高應(yīng)力和高滲透壓耦合作用下的圍巖裂隙網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律開展研究對深埋巖體工程安全評價具有重要意義。目前對圍巖裂隙演化規(guī)律的研究多集中在簡單裂隙形式(單裂隙或平行裂隙)在單一荷載作用下的擴(kuò)展機(jī)制，對多裂隙形式圍巖中考慮時間效應(yīng)的裂隙網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律研究較少，特別針對深埋洞室圍巖從宏、細(xì)觀兩個角度，考慮高應(yīng)力和高滲透壓耦合作用下對裂隙網(wǎng)絡(luò)的演化機(jī)理的研究尚較缺乏。研究高應(yīng)力高滲透壓下圍巖裂隙網(wǎng)絡(luò)損傷的宏細(xì)觀特性需要用到真三軸加載設(shè)備，但目前已知真三軸加載設(shè)備中，無法滿足本實(shí)驗(yàn)需要觀察圍巖裂隙網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于雙軸流變儀實(shí)現(xiàn)可視化的真三軸水力耦合試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于雙軸流變儀實(shí)現(xiàn)可視化的真三軸水力耦合試驗(yàn)裝置，用以對前后兩面中心處開設(shè)前后貫通預(yù)制裂隙的大理石試樣進(jìn)行水力耦合試驗(yàn)，該裝置包括由相互對接形成方形密封內(nèi)空間的兩塊改性聚碳酸酯板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(shè)置在密封內(nèi)空間內(nèi)，雙軸流變儀加載組件穿過改性聚碳酸酯板向大理石試樣加壓。

所述的上下左右四個方向上的雙軸流變儀加載組件結(jié)構(gòu)相同，包括與大理石試樣側(cè)面緊密貼合的加載墊片、通過圓柱形的軸力傳遞構(gòu)件與加載墊片連接的雙軸流變儀加載板，所述的軸力傳遞構(gòu)件設(shè)有多個并且穿過改性聚碳酸酯板的側(cè)面。

所述的加載墊片通過橡膠圍壓密封圈與大理石試樣側(cè)面緊密貼合。

所述的橡膠圍壓密封圈為環(huán)形密封圈，用以將大理石試樣側(cè)面完全包裹。

所述的兩塊改性聚碳酸酯板通過四個角上的四個緊固螺栓緊固連接，并在連接面上設(shè)有用以密封的橡膠墊圈。

在后改性聚碳酸酯板與大理石試樣上預(yù)制裂隙對應(yīng)的位置處開設(shè)注水孔，并且在后面預(yù)制裂隙與后改性聚碳酸酯板之間以及前面預(yù)制裂隙與前改性聚碳酸酯板上的觀測區(qū)之間均設(shè)有用以密封和連通的圓筒形孔隙水壓密封圈，使得后改性聚碳酸酯板上的注水孔、后孔隙水壓密封圈、預(yù)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(qū)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(shè)有注油孔。

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(yù)制裂隙，將橡膠圍壓密封圈套設(shè)在大理石試樣的四個側(cè)面并保證貼合，通過加載墊片和軸力傳遞構(gòu)件將大理石試樣固定在雙軸流變儀加載板上，將孔隙水壓密封圈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罩住大理石試樣，通過緊固螺栓緊固，保證與孔隙水壓密封圈密封貼合；

2)加載：基于深地工程背景，包括以下三種加載方法：