[發明專利]多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場耦合試驗方法

有效

• 申請號: 202011058910.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112284929B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 周輝;胡明明;涂洪亮;高陽;盧景景;張傳慶;胡大偉;徐福通
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/36;G01N15/08;G01N29/14
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 狄宗祿

本發明公開了多功能多方向巖石剪切?滲流?溫度多場耦合試驗方法。它包括如下步驟，步驟一：安裝滲流測試系統；步驟二：安裝溫度測試系統；步驟三：安裝超聲波測試系統；步驟四：安裝聲發射測試系統；步驟五：固定剪切盒；步驟六：實現巖石試樣一維方向往復剪切試驗；步驟七：實現多方向往復剪切試驗；步驟八：進行多方向巖石往復剪切?聲發射?超聲波?滲流?溫度多場耦合試驗。本發明具有可實現一維方向剪切和循環往復剪切，同時進行聲發射、超聲波、滲流和溫度測試的優點。

技術領域

本發明涉及巖石剪切、聲發射、超聲波、滲流、溫度等多場耦合試驗測試技術領域，更具體地說它是多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場耦合試驗方法。

背景技術

隨著我國深部巖體工程越來越多，面臨的工程地質問題越來越復雜，包括活動斷層、高地應力、高地溫、高地下水等難題。巖體開挖造成巖體應力重分布，伴隨巖體的變形破壞，其力學特性也發生變化，對工程安全影響最大的是剪切破壞，因此，研究巖體剪切破壞的力學性質和變形特征是巖石力學的關鍵科學問題。

現有的剪切設備主要可實現單軸壓縮剪切、單軸拉伸剪切、往復循環剪切、扭轉剪切、三軸壓縮剪切、變角剪切等試驗，但是在實際工程中，巖體會受到溫度、地下水、高應力及不同方向的擾動應力等因素的影響，使得巖石剪切破壞的力學特性和變形特征更為復雜。

因此，現亟需開發一種考慮溫度、滲流等因素的多方向巖體剪切方法。

發明內容

本發明的目的是為了提供多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場耦合試驗方法，利用框架剪切系統，實現一維方向和多方向剪切和循環往復剪切試驗，同時進行聲發射、超聲波、滲流和溫度測試，實現巖石剪切、聲發射、超聲波、滲流、溫度等多場耦合試驗測試。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場耦合試驗方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：安裝滲流測試系統；

首先將試樣放入剪切盒中，將剪切面方向一體化止水橡膠四周內外側涂抹膠水后安裝在上剪切盒和下剪切盒之間，通過滲流管路引出滲流通道；滲流管路的上游通過y方向上游液體管路和x方向上游液體管路連接滲流伺服泵控制系統；滲流管路的下游通過y方向下游液體管路、x方向下游液體管路連接液體收集容器；

步驟二：安裝溫度測試系統；

將多個加熱棒分別布置在多個加熱孔中；加熱棒通過導線與溫度控制儀連接；將聲波接收探頭通過聲波探頭固定彈簧安裝在所述下剪切盒上的聲波探頭位置孔中；將聲波發射探頭和聲波接收探頭分別通過導線與聲波采集儀連接；

步驟三：安裝超聲波測試系統；

將聲波發射探頭通過聲波探頭固定彈簧安裝在所述上剪切盒上的聲波探頭位置孔中；

步驟四：安裝聲發射測試系統；

將多個聲發射探頭分別通過聲發射探頭固定彈簧安裝在聲發射探頭位置孔中，將多個聲發射探頭通過導線連接到聲發射采集控制系統上；

步驟五：固定剪切盒；

步驟六：實現巖石試樣一維方向往復剪切試驗；

步驟七：實現多方向往復剪切試驗；

推動內反力框架底部的四個可移動滑輪，且通過x方向滑軌可進入外反力框架的內部指定位置；

限定y方向右上加載缸的位移，使其保持固定不動；然后y方向左上加載油缸增加壓力，y方向左上加載油缸增加壓力至壓力值為驗要求的剪切力的1.5倍，然后保持此壓力值固定不變；

實現多方向往復剪切試驗；

步驟八：進行多方向巖石往復剪切-聲發射-超聲波-滲流-溫度多場耦合試驗。