[發(fā)明專利]一種高溫環(huán)境作用下巖石蠕變?cè)囼?yàn)裝置及試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011451786.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN112697600A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜諳男;蔣浩鵬;劉鐵新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N3/18;G01N3/36;G01S17/08
• 代理公司: 大連至誠(chéng)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 杜廣虎;張海燕

1.一種高溫環(huán)境作用下巖石蠕變?cè)囼?yàn)裝置，其特征在于：包括激光測(cè)距系統(tǒng)(1)、加熱系統(tǒng)(2)、軸壓系統(tǒng)(3)、伺服泵加載控制系統(tǒng)(4)、壓力恒溫室(5)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(6)、基礎(chǔ)底座(7)、巖石試件(8)、應(yīng)變傳感器(100)及溫度傳感器(200)；

所述壓力恒溫室(5)固定在基礎(chǔ)底座(7)上，所述壓力恒溫室(5)上設(shè)有加載軸，所述壓力恒溫室(5)內(nèi)設(shè)有所述加熱系統(tǒng)(2)、應(yīng)變傳感器(100)及溫度傳感器(200)；所述軸壓系統(tǒng)(3)設(shè)于所述壓力恒溫室(5)外，所述伺服泵加載控制系統(tǒng)(4)與所述軸壓系統(tǒng)(3)連接并通過所述加載軸對(duì)置于所述壓力恒溫室(5)內(nèi)的巖石試件(8)施加載荷；所述激光測(cè)距系統(tǒng)(1)設(shè)于所述加載軸上；所述應(yīng)變傳感器(100)、溫度傳感器(200)以及所述激光測(cè)距系統(tǒng)(1)均與所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(6)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫環(huán)境作用下巖石蠕變?cè)囼?yàn)裝置，其特征在于：所述伺服泵加載控制系統(tǒng)(4)包括油缸(41)、換向閥(42)、安全閥(43)、壓力傳感器(44)、伺服馬達(dá)(45)、定量泵(46)及控制器(47)；

所述油缸(41)與所述換向閥(42)和所述軸壓系統(tǒng)(3)連接，所述換向閥(42)與所述定量泵(46)連接，所述伺服馬達(dá)(45)與所述定量泵(46)連接，所述換向閥(42)與所述定量泵(46)之間設(shè)有所述安全閥(43)，所述安全閥(43)上設(shè)有所述壓力傳感器(44)，所述控制器(47)與所述壓力傳感器(44)連接。

3.一種高溫環(huán)境作用下巖石的蠕變?cè)囼?yàn)方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1：將加工完成的巖石試件(8)放入到固定在基礎(chǔ)底座上(7)上的壓力恒溫室(5)中，并在巖石試件(8)的外壁上固定應(yīng)變傳感器(100)和溫度傳感器(200)；

步驟2：利用加熱系統(tǒng)(2)將壓力恒溫室(5)加熱到預(yù)設(shè)溫度，并保持足夠的時(shí)間確保壓力恒溫室(5)內(nèi)部的溫度和巖石試件的溫度保持一致，通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(6)采集固定在巖石試件(8)的外壁的溫度傳感器(200)的溫度值，當(dāng)固定在巖石試件(8)的外壁的溫度傳感器(200)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過加熱系統(tǒng)(2)對(duì)壓力恒溫室(5)進(jìn)行加熱，使得壓力恒溫室(5)維持在預(yù)設(shè)溫度，確保巖石試件(8)的溫度一直滿足蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)定溫度的要求；

步驟3：確認(rèn)恒溫壓力室(5)密封完好后，啟動(dòng)伺服泵加載控制系統(tǒng)(4)，打開換向閥(42)、安全閥(43)以及伺服馬達(dá)(45)，伺服馬達(dá)(45)通過定量泵(46)對(duì)軸壓系統(tǒng)(3)進(jìn)行控制加載，并通過壓力傳感器(44)采集油缸(41)的液壓油缸油液位置、壓力及流量信號(hào)，壓力傳感器(44)將采集的油缸(41)的液壓油缸油液位置、壓力及流量信號(hào)輸入至控制器(47)，控制器(47)對(duì)伺服馬達(dá)(45)閉環(huán)控制，當(dāng)壓力傳感器(44)采集的壓力信息達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器(47)控制伺服馬達(dá)(45)停止工作，換向閥與安全閥關(guān)閉，使得軸壓系統(tǒng)加載保持預(yù)設(shè)軸向應(yīng)力不變，軸壓系統(tǒng)(3)通過加載軸對(duì)巖石試件進(jìn)行逐漸加載直至軸壓加載到設(shè)定的試驗(yàn)軸壓值并保持不變；

步驟4：當(dāng)上述步驟完成后，按照蠕變過程使軸壓加載裝置(3)對(duì)巖石試件(8)加載至設(shè)定壓力時(shí)并保持設(shè)定時(shí)間后逐級(jí)加載，通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(6)獲得應(yīng)變傳感器(100)監(jiān)測(cè)巖石試件(8)的應(yīng)變變化和激光測(cè)距系統(tǒng)(1)監(jiān)測(cè)加載軸的豎向位移變化；

步驟5：通過步驟1-4，記錄數(shù)據(jù)信息采集裝置(6)收集到的應(yīng)變值ε、加載時(shí)間t、溫度T、軸壓的豎向位移h及應(yīng)力σ；

步驟6：根據(jù)應(yīng)變值ε、加載時(shí)間t、溫度T、軸壓的豎向位移h及應(yīng)力σ，繪制出不同溫度作用下巖石蠕變的應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線，進(jìn)而獲得在不同高溫與荷載耦合作用下巖石的蠕變特性。