[發(fā)明專利]熱沖擊與動(dòng)力沖擊耦合下巖石滲流特性測(cè)試裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010980355.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN111965091A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李夕兵;陳江湛;尹土兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 謝浪

本發(fā)明公開了一種熱沖擊與動(dòng)力沖擊耦合下巖石滲流特性測(cè)試裝置及方法，該測(cè)試裝置，包括真三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)以及熱沖擊發(fā)生機(jī)構(gòu)，真三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)的上加載頭、后加載頭和右加載頭的加載端面上均切割有縱橫交錯(cuò)的入滲導(dǎo)槽，內(nèi)部均設(shè)置與入滲導(dǎo)槽連通的進(jìn)液流道；下加載頭、前加載頭和左加載頭的加載端面上均切割有縱橫交錯(cuò)的集液導(dǎo)槽，內(nèi)部均設(shè)置與集液導(dǎo)槽連通的回液流道，左加載頭的中央開有貫通孔，貫通孔中滑動(dòng)設(shè)有對(duì)巖石試件施加沖擊載荷的擾動(dòng)入射桿。本申請(qǐng)可以模擬巖石原位高地應(yīng)力、高地溫、高滲壓、高溫差及動(dòng)載荷作用環(huán)境，能夠?qū)Χ鄨?chǎng)耦合環(huán)境下巖石滲流特性進(jìn)行分析研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深部巖石測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱沖擊與動(dòng)力沖擊 耦合下巖石滲流特性測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國巖土工程建設(shè)的快速發(fā)展，巖土工程問題也日 趨復(fù)雜。然而，川藏鐵路全線橋隧占比超80％達(dá)1200km，工程建設(shè) 迎來前所未有的工程地質(zhì)挑戰(zhàn)，直面高寒、高地應(yīng)力、高水壓、高地 溫等特殊的地質(zhì)條件。在高地應(yīng)力、高地溫、高滲壓、高溫差及動(dòng)載 荷多場(chǎng)耦合作用下，巖土體的災(zāi)變過程和機(jī)制表現(xiàn)出特殊性和復(fù)雜性。

以隧道建設(shè)為例，其開挖卸荷過程的動(dòng)力擾動(dòng)與高巖溫驟降問題 相互耦合，實(shí)際中巖體在爆破或機(jī)械開挖卸荷的過程中暴露于高寒環(huán) 境中，致使該過程中原巖應(yīng)力場(chǎng)及溫度場(chǎng)被破壞，甚至引起巖體結(jié)構(gòu) 特性改變，以及其滲透特性的改變，進(jìn)而引發(fā)災(zāi)難后果；在這種動(dòng)載 荷擾動(dòng)和高溫差熱沖擊作用下巖石動(dòng)靜力學(xué)特征的變化是引起滲流 突變等災(zāi)害后果的直接誘因。因而，面對(duì)新的問題挑戰(zhàn)，亟待開展動(dòng) 力擾動(dòng)與熱沖擊耦合下巖石滲流等特性的分析研究。

然而，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝備卻無法滿足以上多場(chǎng)耦合與動(dòng)力擾動(dòng)向耦 合條件要求。部分試驗(yàn)裝備，例如，專利CN109709135A中公開的巖 石熱沖擊破裂過程中熱沖擊因子的測(cè)定方法，僅能實(shí)現(xiàn)水浴加溫條件 下巖石熱沖擊效果，卻無法貼近巖石所受的原位地質(zhì)條件和工況條件， 并進(jìn)一步測(cè)試巖石特性過程性變化。而現(xiàn)實(shí)中，巖土體因?yàn)樗幍膶?shí) 際地質(zhì)條件和工況環(huán)境的變化，其各類物理力學(xué)特性會(huì)表現(xiàn)出復(fù)雜的 差異化結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種熱沖擊與動(dòng)力沖擊耦合下巖石 滲流特性測(cè)試裝置及方法。本申請(qǐng)可以模擬巖石原位高地應(yīng)力、高地 溫、高滲壓、高溫差及動(dòng)載荷作用環(huán)境，能夠?qū)Χ鄨?chǎng)耦合環(huán)境下巖石 滲流特性進(jìn)行分析研究。

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

熱沖擊與動(dòng)力沖擊耦合下巖石滲流特性測(cè)試裝置，包括用于對(duì)巖 石試件施加真三軸載荷的真三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)以及對(duì)所述巖石試件 施加熱沖擊載荷的熱沖擊發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述真三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)包括上 加載頭、下加載頭、前加載頭、后加載頭、左加載頭和右加載頭；

所述上加載頭、后加載頭和右加載頭的加載端面上均切割有縱橫 交錯(cuò)的入滲導(dǎo)槽，內(nèi)部均設(shè)置與所述入滲導(dǎo)槽連通的進(jìn)液流道；

所述下加載頭、前加載頭和左加載頭的加載端面上均切割有縱橫 交錯(cuò)的集液導(dǎo)槽，內(nèi)部均設(shè)置與所述集液導(dǎo)槽連通的回液流道，所述 進(jìn)液流道和回液流道均與高壓滲流加載機(jī)構(gòu)連接；

所述左加載頭的中央開有貫通孔，所述貫通孔中滑動(dòng)設(shè)有對(duì)巖石 試件施加沖擊載荷的擾動(dòng)入射桿，所述擾動(dòng)入射桿與動(dòng)力沖擊加載系 統(tǒng)連接。

具體的，所述貫通孔遠(yuǎn)離所述巖石試件的一側(cè)上設(shè)有滑槽，所述 擾動(dòng)入射桿上設(shè)有與所述滑槽相配合的凸臺(tái)，所述滑槽的延伸方向與 所述擾動(dòng)入射桿的滑動(dòng)方向平行；

所述左加載頭對(duì)所述巖石試件加載時(shí)，所述凸臺(tái)與所述滑槽的左 端相抵接，并且所述擾動(dòng)入射桿與所述左加載頭的加載端面平齊。

具體的，所述巖石試件被柔性套體包裹，所述柔性套體上設(shè)有與 所述擾動(dòng)入射桿位置對(duì)應(yīng)的避讓孔，且各個(gè)端面上均布有滲流孔。