[發明專利]模擬巖體三向應力蓄積的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011363852.9
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112630038A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 劉杰;汪巖松;楊誠;李軒宇;陳子悅;郭建祥;孫榮琪;宋瑞;杜卓興;楊浩宇;石謙;李運舟;謝曉康;唐洪宇;李洪亞
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06;G01N19/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：它包括反力機構（1）、受壓盒（2）、模擬盒（3）、填充物（4）和感應系統（5）；所述模擬盒（3）位于受壓盒（2）內與梯形囊體（23）接觸，填充物（4）位于模擬盒（3）內，感應系統（5）的應力片（52）與填充物（4）接觸，模擬盒（3）位于反力機構（1）的頂反推板（13）上與千斤頂（14）抵觸，模擬盒（3）承受的應力由應力片（52）感應后傳輸至處理器（53）。

2.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述反力機構（1）包括與反力框架（11）連接的頂板（12）和反推板（13），以及與頂板（12）連接的千斤頂（14）。

3.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述受壓盒（2）為中空矩形的盒體，位于上部設置盒蓋（21），位于盒體內四角設置相互對稱的隔板（22），每兩個隔板（22）之間設置梯形囊體（23），位于盒蓋（21）和盒體側面設置筋板（24）。

4.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述梯形囊體（23）為正梯形結構的中空氣囊，位于傾斜面上設置的氣管與充氣機（25）連接。

5.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述模擬盒（3）為中空封閉的盒體，由多個亞克力板（31）與多個聚氨酯橡膠接頭（32）插接組成。

6.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述填充物（4）包括隔層紙（41）、膨脹水泥漿（42）和云母片（43），膨脹水泥漿（42）和云母片（43）間隔布設，隔層紙（41）位于膨脹水泥漿（42）和云母片（43）之間。

7.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述填充物（4）水平填充于模擬盒（3）內或呈傾斜狀填充于模擬盒（3）內。

8.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述應力片（52）位于模擬盒（3）底部水平布設或位于中心豎直或模擬盒（3）一側豎直布設與填充物（4）接觸。

9.根據權利要求1所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置，其特征是：所述感應系統（5）包括與貼板（51）貼合的應力片（52），以及與應力片（52）電性連接的處理器（53）。

10.根據權利要求1~9任一項所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置的模擬方法，其特征是，它包括如下步驟：

S1，安裝感應系統，采用隔熱膠帶將貼板（51）水平固定于模擬盒（3）底部，或者豎直固定于模擬盒（3）中心，或者豎直固定于模擬盒（3）一側，將多個應力片（52）固定于貼板（51）上，與應力片（52）連接的數據線與處理器（53）連接；

S2，填充，將膨脹水泥漿（42）和云母片（43）間隔填充到模擬盒（3）內，膨脹水泥漿（42）和云母片（43）之間由隔層紙（41）隔離；膨脹水泥漿（42）和云母片（43）呈水平狀或傾斜狀；將模擬盒（3）頂部的亞克力板（31）插入聚氨酯橡膠接頭（32）的槽口內封閉模擬盒（3）；

S3，安裝，將填充后的模擬盒（3）置于受壓盒（2）中心，依次將多個梯形囊體（23）插入兩個隔板（22）之間，梯形囊體（23）截面較小的頂部與模擬盒（3）一側抵觸；盒蓋（21）與受壓盒（2）上端配合密封；將密封后的受壓盒（2）放置于反力機構（1）的反推板（13）上；千斤頂（14）的伸縮端伸展與盒蓋（21）抵觸；

S4，模擬前，開啟充氣機（25）向梯形囊體（23）沖壓，使梯形囊體（23）膨脹成型，梯形囊體（23）截面較小的一端側面充分與模擬盒（3）的側面接觸；閉合處理器（53）的電源，使處理器（53）顯示屏上的數據處于歸零狀態；

S5，模擬，再次向梯形囊體（23）充氣，當氣壓達到所測試驗巖體深度壓力值時停止；此時，膨脹水泥漿（42）發生膨脹，各個不同方位的應力片（52）感應的應力數值顯示在處理器（53）的顯示屏上；

S6，觀察，通過CT掃描觀察模擬盒（3）在密實狀態下的塑性變形情況。