[發明專利]一種多場耦合下的軟巖崩解試驗儀及崩解試驗方法

在審

• 申請號: 202010772621.7
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111812303A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 陳濤;舒繼森;韓流;尚濤
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N5/04;G01N17/00
• 代理公司: 徐州創榮知識產權代理事務所(普通合伙) 32353
• 代理人: 陳俊杰

本發明公開了一種多場耦合下的軟巖崩解試驗儀及崩解試驗方法，包括支撐框架、測試系統、壓力系統、加水?接水系統、制熱?制冷系統和攝像分析系統；支撐框架為支撐部件，測試系統、壓力系統及制熱?制冷系統設置在支撐框架上，加水?接水系統與測試系統相連接并提供加水和排水，攝像分析系統用于攝像崩解試驗過程中試樣的微觀變化并分析。本發明能夠模擬還原軟巖崩解的賦存環境，可以進行應力—溫度—水化學等多環境耦合下的軟巖崩解宏微觀試驗，便捷地對軟巖崩解過程進行微觀分析，從而提高軟巖耐崩解指數等參數的準確性；本發明具有應用成本低、操作簡單、應用便捷、智能化模擬軟巖所處環境等優點，更具有推廣價值。

技術領域

本發明涉及一種試驗儀，具體涉及一種多場耦合下的軟巖崩解試驗儀及崩解試驗方法。

背景技術

?軟巖崩解試驗儀以巖石力學、流體力學、水力學、土力學、液壓傳動原理等學科的理論為指導，針對實際賦存條件下的軟巖遇水軟化崩解問題，研制出一種多場耦合下的軟巖崩解試驗儀，并提供其試驗方法。大量的巖土工程研究領域都涉及軟巖工程，特別是露天礦軟巖夾層邊坡、深部開采及開挖隧道等等，軟巖遇水后容易發生軟化崩解，造成巖石力學參數的劣化。目前，軟巖崩解試驗常用的儀器SCL-1型巖石耐崩解試驗儀，也有學者研制出常規崩解試驗機（CN206281745U）、應力條件下的泥巖干濕循環崩解試驗機（CN109001037A、CN106989967B）等。雖然這些設備促進了對軟巖崩解試驗的進展，但是都很難通過室內崩解試驗對真實賦存條件下軟巖崩解過程進行模擬研究，而崩解試驗儀提供的模擬環境的復雜性，尤其是能提供多場耦合條件下的軟巖崩解試驗儀，這都將直接影響模擬的軟巖崩解試驗是否更接近實際情況。以往，盡管人們軟巖的崩解特性進行了大量的研究和探索，但主要停留在考慮周期性“干濕”交替、凍融循環作用下軟巖試樣的崩解試驗獲得的崩解性變化規律的認識和描述上，缺乏對軟巖所處的周期性“干濕”交替、凍融循環和初始應力等共同作用環境的合理考慮和試驗真實模擬，由此獲得的軟巖崩解特性用于工程地質的穩定性分析與評價是不準確的。以往對軟巖崩解微觀機制的研究，常常都是先對軟巖進行遇水崩解后，再對崩解殘品進行CT掃描、X射線衍射、SEM電鏡掃描分析，這樣難以對軟巖崩解過程進行細致的研究，且容易耗費大量人力、物力及財力。因此，盡可能的還原軟巖崩解的賦存環境，便捷地對軟巖崩解過程進行微觀分析，故研制應力、凍融循環、干濕循環等多環境耦合下的軟巖崩解試驗儀是非常有必要。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種多場耦合下的軟巖崩解試驗儀及崩解試驗方法，能還原軟巖崩解的賦存環境，便捷地對軟巖崩解過程進行微觀分析。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種多場耦合下的軟巖崩解試驗儀，包括支撐框架、測試系統、壓力系統、加水-接水系統、制熱-制冷系統和攝像分析系統；支撐框架包括上下兩塊鋼板和多根立柱，上下兩塊鋼板通過螺母分別固定在立柱的上部和下部；測試系統包括加壓板、上下兩塊透水石、透明環腔和底座，底座設置在下鋼板上表面，透明環腔底部嵌入在底座中，透明環腔中由下至上設有兩塊透水石和加壓板；壓力系統包括液壓油缸、液壓電動泵、液壓油箱和電動機，液壓油缸缸座固定在上鋼板下表面，液壓油缸通過油管與液壓電動泵連通，液壓電動泵與電動機連接，液壓電動泵通過電動機實現對液壓油箱內的液壓油進行泵油和回油，千分表安裝在液壓電動泵上；加水-接水系統包括加水箱和接水箱，加水箱通過加水管與透明環腔上部連通，接水箱通過接水管與底座內部的接水口連通，加水管上、接水管上分別設有加水箱止水夾、接水箱止水夾；制熱-制冷系統包括抽風管、抽風機、制冷-制熱器、制冷-制熱管和崩解環境試驗箱，崩解環境試驗箱罩在透明環腔外部，崩解環境試驗箱側壁的內部設有制冷-制熱管，制冷-制熱管與制冷-制熱器連接，崩解環境試驗箱側壁上設有抽風管，抽風機與抽風管連接；崩解環境試驗箱頂壁開設有供液壓油缸穿過的孔；攝像分析系統包括防護罩、高速攝像機和計算機，高速攝像機鏡頭穿過崩解環境試驗箱，高速攝像機與計算機連接。

進一步的，所述的加壓板上布置有多個透水孔。