[發(fā)明專(zhuān)利]多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011063973.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112284932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周輝;胡明明;盧景景;高陽(yáng);胡大偉;張傳慶;涂洪亮;徐福通
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/24
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/24;G01N3/36;G01N15/08;G01N29/14
• 代理公司: 武漢宇晨專(zhuān)利事務(wù)所 42001
• 代理人: 狄宗祿

本發(fā)明公開(kāi)了多功能多方向巖石剪切?滲流?溫度多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)。它包括外反力框架、內(nèi)反力框架和反力框架底座；所述外反力框架固定在反力框架底座上；所述內(nèi)反力框架與反力框架底座活動(dòng)連接、且與所述外反力框架相配合；有剪切盒設(shè)置在所述內(nèi)反力框架內(nèi)部；多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)還包括超聲波測(cè)試系統(tǒng)、聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)、溫度測(cè)試系統(tǒng)和滲流測(cè)試系統(tǒng)；所述超聲波測(cè)試系統(tǒng)、聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)、溫度測(cè)試系統(tǒng)和滲流測(cè)試系統(tǒng)均安裝在剪切盒上。本發(fā)明具有可實(shí)現(xiàn)一維方向剪切和循環(huán)往復(fù)剪切，同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射、超聲波、滲流和溫度測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石剪切、聲發(fā)射、超聲波、滲流、溫度等多場(chǎng)耦合試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)它是多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)深部巖體工程越來(lái)越多，面臨的工程地質(zhì)問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，包括活動(dòng)斷層、高地應(yīng)力、高地溫、高地下水等難題。巖體開(kāi)挖造成巖體應(yīng)力重分布，伴隨巖體的變形破壞，其力學(xué)特性也發(fā)生變化，對(duì)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(xué)性質(zhì)和變形特征是巖石力學(xué)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

現(xiàn)有的剪切設(shè)備主要可實(shí)現(xiàn)單軸壓縮剪切、單軸拉伸剪切、往復(fù)循環(huán)剪切、扭轉(zhuǎn)剪切、三軸壓縮剪切、變角剪切等試驗(yàn)，但是在實(shí)際工程中，巖體會(huì)受到溫度、地下水、高應(yīng)力及不同方向的擾動(dòng)應(yīng)力等因素的影響，使得巖石剪切破壞的力學(xué)特性和變形特征更為復(fù)雜。

因此，現(xiàn)亟需開(kāi)發(fā)一種考慮溫度、滲流等因素的多方向巖體剪切設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)，利用框架剪切測(cè)試系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)一維方向及多方向剪切和循環(huán)往復(fù)剪切，同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射、超聲波、滲流和溫度測(cè)試，完善了設(shè)備的功能性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：多功能多方向巖石剪切-滲流-溫度多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：包括外反力框架、內(nèi)反力框架和反力框架底座；所述外反力框架固定在反力框架底座上；所述內(nèi)反力框架與反力框架底座活動(dòng)連接、且與所述外反力框架相配合；有剪切盒設(shè)置在所述內(nèi)反力框架內(nèi)部；

多場(chǎng)耦合試驗(yàn)系統(tǒng)還包括超聲波測(cè)試系統(tǒng)、聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)、溫度測(cè)試系統(tǒng)和滲流測(cè)試系統(tǒng)；所述超聲波測(cè)試系統(tǒng)、聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)、溫度測(cè)試系統(tǒng)和滲流測(cè)試系統(tǒng)均安裝在剪切盒上。

在上述技術(shù)方案中，所述外反力框架為一端開(kāi)口的方體結(jié)構(gòu)，所述外反力框架上設(shè)有x方向通孔；

所述內(nèi)反力框架為方體結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)反力框架上設(shè)有y方向通孔；

所述反力框架底座為凹形結(jié)構(gòu)；

所述外反力框架開(kāi)口向下固定在所述反力框架底座上方、且與所述反力框架底座兩側(cè)固定連接；

所述內(nèi)反力框架通過(guò)x方向滑軌與所述反力框架底座上端面滑動(dòng)連接；所述內(nèi)反力框架通過(guò)x方向通孔滑入所述外反力框架、且與所述外反力框架相配合；

有第一應(yīng)力加載系統(tǒng)、第一應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)和第一位移測(cè)量系統(tǒng)布置于所述內(nèi)反力框架內(nèi)部；有剪切盒設(shè)置在所述內(nèi)反力框架內(nèi)部；

有第二應(yīng)力加載系統(tǒng)、第二應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)和第二位移測(cè)量系統(tǒng)布置于所述外反力框架內(nèi)部。

在上述技術(shù)方案中，所述第一應(yīng)力加載系統(tǒng)包括垂直加載缸、x方向左上加載缸、x方向左下加載缸、x方向右上加載缸和x方向左下加載缸；

所述第一應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)包括垂直加載力傳感器、x方向左上力傳感器、x方向左下力傳感器、x方向右上力傳感器和x方向左下力傳感器；

所述第一位移測(cè)量系統(tǒng)包括垂直向位移傳感器、x方向左側(cè)位移傳感器、x方向左側(cè)位移傳感器支桿、x方向右側(cè)位移傳感器和x方向右側(cè)位移傳感器支桿；

x方向左側(cè)位移傳感器通過(guò)x方向左側(cè)位移傳感器支桿安裝在所述下剪切盒的左側(cè)；