[發(fā)明專利]巖石真三軸應(yīng)力-滲流測(cè)試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010764849.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN111707538B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳江湛;李夕兵;黃麟淇;尹土兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/12;G01N15/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 謝浪

本發(fā)明公開了一種巖石真三軸應(yīng)力?滲流測(cè)試裝置及方法，該巖石真三軸應(yīng)力?滲流測(cè)試裝置，包括分布于巖石試樣六個(gè)表面的六塊透明加壓板，每塊所述透明加壓板的內(nèi)部設(shè)有平面鏡，外側(cè)設(shè)有圖像采集相機(jī)，所述平面鏡的反射光路與入射光路呈90度夾角，所述圖像采集相機(jī)設(shè)置在與其相對(duì)應(yīng)的所述平面鏡的反射光路上，所述巖石試樣位于所述平面鏡的入射光路上，其中兩塊相對(duì)設(shè)置的所述透明加壓板上分別設(shè)有入滲流道和出滲流道。本申請(qǐng)可以實(shí)現(xiàn)巖石試樣加載過程中滲透特性的可視化監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種巖石真三軸應(yīng)力-滲流測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)礦山開采深度的增加，深部巖體中賦存的水力勢(shì)能顯著增加，在開采活動(dòng)的影響下，深部礦井涌水、突水已成為是世界礦業(yè)領(lǐng)域的重要研究課題，它給礦山帶來的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡極為慘重。可以預(yù)計(jì)，在未來 20 年我國(guó)許多礦井將逐步開采1000-2000m深度的資源，伴隨而來的深井水力勢(shì)能(10-20MPa)極大，這將導(dǎo)致水害誘發(fā)條件、形成機(jī)理以及威脅程度都會(huì)發(fā)生復(fù)雜變化。在深部高非均勻應(yīng)力和高滲壓場(chǎng)狀態(tài)下，摸清巖體的滲透參數(shù)是服務(wù)深部開采活動(dòng)的重要保障。

面對(duì)深部的應(yīng)力滲流環(huán)境，現(xiàn)有的室內(nèi)巖石滲透參數(shù)測(cè)試手段亟待更新。例如，以往多采用常規(guī)三軸的方法測(cè)試圓柱形巖石試樣滲透參數(shù)，雖然能模擬滲流場(chǎng)的高壓力，但卻無法還原深部的三向應(yīng)力狀態(tài)；多數(shù)真三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)滲流場(chǎng)的模擬僅借助一些被動(dòng)密封條件實(shí)現(xiàn)低滲透壓(小于5MPa)測(cè)試，難以模擬深部的滲透水壓。因而，了更好的貼近深部巖體的真實(shí)賦存環(huán)境，獲得深部巖石在高應(yīng)力場(chǎng)和高滲壓場(chǎng)下的真實(shí)滲透參數(shù)，以及深部巖石的實(shí)施滲透路徑和滲流速度，亟待研發(fā)可視化真三軸滲流測(cè)試裝置進(jìn)行巖石試樣的滲透特性研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種巖石真三軸應(yīng)力-滲流測(cè)試裝置及方法，旨在實(shí)現(xiàn)巖石試樣加載過程中滲透特性的可視化監(jiān)測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用如下技術(shù)方案：

巖石真三軸應(yīng)力-滲流測(cè)試裝置，包括分布于巖石試樣六個(gè)表面的六塊透明加壓板，每塊所述透明加壓板的內(nèi)部設(shè)有平面鏡，外側(cè)設(shè)有圖像采集相機(jī)；

所述平面鏡的反射光路與入射光路呈90度夾角，所述圖像采集相機(jī)設(shè)置在與其相對(duì)應(yīng)的所述平面鏡的反射光路上，所述巖石試樣位于所述平面鏡的入射光路上，其中兩塊相對(duì)設(shè)置的所述透明加壓板上分別設(shè)有入滲流道和出滲流道。

具體的，該測(cè)試裝置還包括紫外線光源，所述紫外線光源發(fā)出的紫外光經(jīng)所述平面鏡反射后照在所述巖石試樣上，所述入滲流道內(nèi)通入的滲流液中含有熒光液。

具體的，所述透明加壓板的側(cè)部設(shè)有透明監(jiān)測(cè)窗，所述平面鏡的反射光經(jīng)所述透明監(jiān)測(cè)窗射入所述圖像采集相機(jī)。

具體的，所述紫外線光源設(shè)置在所述透明監(jiān)測(cè)窗的端部上，所述紫外線光源在所述圖像采集相機(jī)的外圍均勻分布多個(gè)。

具體的，所述透明加壓板背離所述巖石試樣的一端設(shè)有鑲嵌凹槽，所述平面鏡匹配鑲嵌固定在所述鑲嵌凹槽中。

具體的，所述平面鏡采用鏡面反光薄膜，所述鑲嵌凹槽中設(shè)有將所述鏡面反光薄膜壓緊的反力充填楔。

具體的，所述巖石試樣的各個(gè)拐角被膠套架包裹，所述膠套架和六塊所述透明加壓板共同圍成與所述巖石試樣適配且封閉的滲透室。

具體的，所述膠套架和透明加壓板設(shè)置于中空剛性框架內(nèi)，所述中空剛性框架內(nèi)設(shè)有緊壓所述膠套架的頂緊機(jī)構(gòu)。

具體的，所述頂緊機(jī)構(gòu)包括頂緊油缸或頂緊氣缸。

巖石真三軸應(yīng)力-滲流測(cè)試方法，包括：

（1）將巖石試樣不進(jìn)行滲流測(cè)試的四個(gè)表面用透明柔性薄膜包裹；