[發(fā)明專利]一種高溫環(huán)境作用下巖石蠕變試驗裝置及試驗方法

在審

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

1.一種高溫環(huán)境作用下巖石蠕變試驗裝置，其特征在于：包括激光測距系統(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)、基礎底座(7)、巖石試件(8)、應變傳感器(100)及溫度傳感器(200)；

所述壓力恒溫室(5)固定在基礎底座(7)上，所述壓力恒溫室(5)上設有加載軸，所述壓力恒溫室(5)內設有所述加熱系統(tǒng)(2)、應變傳感器(100)及溫度傳感器(200)；所述軸壓系統(tǒng)(3)設于所述壓力恒溫室(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置于所述壓力恒溫室(5)內的巖石試件(8)施加載荷；所述激光測距系統(tǒng)(1)設于所述加載軸上；所述應變傳感器(100)、溫度傳感器(200)以及所述激光測距系統(tǒng)(1)均與所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(6)連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的高溫環(huán)境作用下巖石蠕變試驗裝置，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(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(45)與所述定量泵(46)連接，所述換向閥(42)與所述定量泵(46)之間設有所述安全閥(43)，所述安全閥(43)上設有所述壓力傳感器(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試驗方法，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)加熱到預設溫度，并保持足夠的時間確保壓力恒溫室(5)內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，當固定在巖石試件(8)的外壁的溫度傳感器(200)達到設定值時，通過加熱系統(tǒng)(2)對壓力恒溫室(5)進行加熱，使得壓力恒溫室(5)維持在預設溫度，確保巖石試件(8)的溫度一直滿足蠕變試驗設定溫度的要求；

步驟3：確認恒溫壓力室(5)密封完好后，啟動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(45)，伺服馬達(45)通過定量泵(46)對軸壓系統(tǒng)(3)進行控制加載，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，壓力傳感器(44)將采集的油缸(41)的液壓油缸油液位置、壓力及流量信號輸入至控制器(47)，控制器(47)對伺服馬達(45)閉環(huán)控制，當壓力傳感器(44)采集的壓力信息達到設定值時，控制器(47)控制伺服馬達(45)停止工作，換向閥與安全閥關閉，使得軸壓系統(tǒng)加載保持預設軸向應力不變，軸壓系統(tǒng)(3)通過加載軸對巖石試件進行逐漸加載直至軸壓加載到設定的試驗軸壓值并保持不變；

步驟4：當上述步驟完成后，按照蠕變過程使軸壓加載裝置(3)對巖石試件(8)加載至設定壓力時并保持設定時間后逐級加載，通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(6)獲得應變傳感器(100)監(jiān)測巖石試件(8)的應變變化和激光測距系統(tǒng)(1)監(jiān)測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)收集到的應變值ε、加載時間t、溫度T、軸壓的豎向位移h及應力σ；

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