[發(fā)明專利]巖石剪切-滲流試驗(yàn)機(jī)及其試驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911125714.4
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110687274B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王公忠;徐星;王妮;劉小杰;張世煜;仝憲格;代豐鳴;馮亞超
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工程學(xué)院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 鄭州慧廣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41160
• 代理人: 付曉利

1.巖石剪切-滲流試驗(yàn)機(jī)，包括密封試驗(yàn)盒，其特征在于：所述密封試驗(yàn)盒包括由六個(gè)外板(1)可拆卸組成的中空框架，中空框架內(nèi)設(shè)置有巖石試樣(20)，巖石試樣(20)上端設(shè)置有Z軸加載板(2)，巖石試樣(20)X軸方向的兩側(cè)均設(shè)置有上X軸加載板(3)和下X軸加載板(4)，巖石試樣(20)Y軸方向的兩側(cè)均設(shè)置有上Y軸加載板(5)和下Y軸加載板(6)，上X軸加載板(3)和下X軸加載板(4)之間設(shè)置有第一密封組件，第一密封組件與巖石之間構(gòu)成了滲水腔(16)，第一密封組件包括弧形的彈性金屬套(13)，彈性金屬套(13)開口朝外且通過支撐板(14)與對應(yīng)的外板(1)相連，彈性金屬套(13)內(nèi)設(shè)置有第一聚氨酯封水囊(15)，上Y軸加載板(5)和下Y軸加載板(6)之間設(shè)置有第二聚氨酯封水囊(18)，第二聚氨酯封水囊(18)的端部與第一聚氨酯封水囊(15)的端部相連；

第二聚氨酯封水囊(18)為梯形結(jié)構(gòu)，第二聚氨酯封水囊(18)較寬的一端朝向巖石試樣(20)，上Y軸加載板(5)的下端和下Y軸加載板(6)上端均為與第二聚氨酯封水囊(18)配合的傾斜面；

上X軸加載板(3)和下X軸加載板(4)與同側(cè)的外板(1)之間構(gòu)成了活動(dòng)腔(8)，上Y軸加載板(5)和下Y軸加載板(6)與同側(cè)的外板(1)之間設(shè)置有橡膠套(9)；

上X軸加載板(3)的下端設(shè)置有上密封片(11)，下X軸加載板(4)的上端設(shè)置有下密封片(12)，彈性金屬套(13)的上端與上密封片(11)相抵，下端與下密封片(12)相抵；

Z軸加載板(2)、上X軸加載板(3)、下X軸加載板(4)、上Y軸加載板(5)和下Y軸加載板(6)分別與應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)(7)相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石剪切-滲流試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：第一聚氨酯封水囊(15)和第二聚氨酯封水囊(18)分別與伺服液壓系統(tǒng)相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石剪切-滲流試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：上X軸加載板(3)和下X軸加載板(4)內(nèi)均設(shè)置有與滲水腔(16)相通的輸水管道(17)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石剪切-滲流試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：六個(gè)外板(1)相接的拐角處與對應(yīng)的相鄰加載板的夾角處均設(shè)置有密封墊(10)。

5.權(quán)利要求1-4之一所述的巖石剪切-滲流試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

(1)將巖石試樣(20)置于中空框架內(nèi)，并通過液壓系統(tǒng)分別向第一聚氨酯封水囊(15)和第二聚氨酯封水囊(18)填充液壓油，使其達(dá)到設(shè)定的壓強(qiáng)，第一聚氨酯封水囊(15)用于支撐彈性金屬套(13)，使其上下兩端分別與上密封片(11)和下密封片(12)實(shí)現(xiàn)密封相抵，實(shí)現(xiàn)對滲水腔(16)的密封，第二聚氨酯封水囊(18)實(shí)現(xiàn)對滲水腔(16)以及巖石試樣(20)裂縫的兩側(cè)進(jìn)行密封；

(2)通過應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)(7)分別對Z軸加載板(2)、下X軸加載板(4)、上Y軸加載板(5)和下Y軸加載板(6)加載設(shè)定的壓力，使巖體試樣處于三維應(yīng)力狀態(tài)；

(3)通過應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)(7)分別對兩個(gè)上X軸加載板(3)加載設(shè)定的壓力，左側(cè)的上X軸加載板(3)壓力不變，右側(cè)的上X軸加載板(3)壓力逐漸減小，對巖石試樣(20)進(jìn)行剪切試驗(yàn)，記錄兩個(gè)上X軸加載板(3)的壓力差以及位移量；

(4)通過滲透測試系統(tǒng)經(jīng)左側(cè)的輸水管道(17)向左側(cè)的滲水腔(16)內(nèi)通入設(shè)定水壓的水，第一聚氨酯封水囊(15)和第二聚氨酯封水囊(18)內(nèi)的壓強(qiáng)大于水壓，水經(jīng)巖石試樣(20)的裂縫進(jìn)入右側(cè)的滲水腔(16)，收集右側(cè)的輸水管道(17)排出的水并計(jì)量和監(jiān)測水壓，實(shí)現(xiàn)巖石試樣(20)剪切過程中，剪切方向滲流的測試。