[發明專利]一種高溫環境作用下巖石蠕變試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202011451786.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112697600A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（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

本發明公開了一種高溫環境作用下巖石蠕變試驗裝置和方法，包括激光測距系統、加熱系統、軸壓系統、伺服泵加載控制系統、壓力恒溫室、數據采集處理系統、基礎底座、巖石試件、應變傳感器及溫度傳感器；壓力恒溫室固定在基礎底座上，壓力恒溫室上設有加載軸，壓力恒溫室內設有加熱系統、應變傳感器及溫度傳感器；軸壓系統設于壓力恒溫室外，伺服泵加載控制系統與軸壓系統連接并通過加載軸對置于壓力恒溫室內的巖石試件施加載荷；激光測距系統設于加載軸上；應變傳感器、溫度傳感器以及激光測距系統均與數據采集處理系統連接。該裝置可以實現高溫環境作用下精確控制加載和監測巖石蠕變位移變化。

技術領域

本發明涉及巖石力學試驗技術領域，主要適用于在高溫及恒定或循環荷載下巖石受壓變形量的研究，尤其是能夠揭示出不同溫度作用和不同荷載耦合條件下巖石的蠕變特性，具體涉及一種高溫環境作用下巖石蠕變試驗裝置和試驗方法。

背景技術

蠕變是固體材料在保持應力不變的條件下，應變隨時間增加而增加的現象。在巖體工程中，例如地下隧道垮塌、地基失穩、核廢料儲存庫破裂及巖爆等工程災害中，存在大量因巖石長期蠕變變形而導致的破壞，且在這些工程中巖石會承受荷載與溫度耦合因素的影響。因此，高溫作用下巖石蠕變特性的測試對巖體工程結構長期穩定性維護具有重要意義。

巖石的蠕變破壞通常受環境因素及荷載等級大小的影響顯著，其周期一般是幾個月甚至更長，而目前通常采用室內試驗方法開展實時高溫或高溫后的巖石力學特性、高溫后巖石蠕變等基礎研究，試驗裝置功能較為單一。對于高溫環境作用下巖石蠕變的研究離不開試驗設備的自主創新，目前已有研究涉及到高溫條件下的試驗設備，例如：公開號：哈爾濱工程大學的“一種同時多級加載蠕變試驗機(CN105181460B)”，該試驗裝置是利用利用砝碼的重量控制軸向荷載，用拉線傳感器測量蠕變位移變化，既不能實現高溫環境和控制試驗溫度，同時不能精確的控制加載大小和監測巖石的蠕變位移變化。

綜上所述，急需研發一種能夠實現高溫環境作用下且能夠精確控制加載和監測巖石蠕變位移變形變化的試驗裝置及其使用方法。因此基于上述背景，本發明自主研發了一種高溫環境作用下的蠕變試驗裝置及試驗方法，能夠準確高效地研究不同荷載作用下和不同溫度作用下巖石時間-蠕變量的關系，對于解決深部地下工程問題有重要意義。

發明內容

本發明提出了一種高溫環境作用下巖石蠕變試驗裝置，解決了現有裝置無法在高溫環境作用下且精確控制加載和監測巖石蠕變位移變化的問題。

本發明采用的技術手段如下：

一種高溫環境作用下巖石蠕變試驗裝置，包括激光測距系統、加熱系統、軸壓系統、伺服泵加載控制系統、壓力恒溫室、數據采集處理系統、基礎底座、巖石試件、應變傳感器及溫度傳感器；

所述壓力恒溫室固定在基礎底座上，所述壓力恒溫室上設有加載軸，所述壓力恒溫室內設有所述加熱系統、應變傳感器及溫度傳感器；所述軸壓系統設于所述壓力恒溫室外，所述伺服泵加載控制系統與所述軸壓系統連接并通過所述加載軸對置于所述壓力恒溫室內的巖石試件施加載荷；所述激光測距系統設于所述加載軸上；所述應變傳感器、溫度傳感器以及所述激光測距系統均與所述數據采集處理系統連接。

進一步地，所述伺服泵加載控制系統包括油缸、換向閥、安全閥、壓力傳感器、伺服馬達、定量泵及控制器；

所述油缸與所述換向閥和所述軸壓系統連接，所述換向閥與所述定量泵連接，所述伺服馬達與所述定量泵連接，所述換向閥與所述定量泵之間設有所述安全閥，所述安全閥上設有所述壓力傳感器，所述控制器與所述壓力傳感器連接。

一種高溫環境作用下巖石的蠕變試驗方法，包括以下步驟，

步驟1：將加工完成的巖石試件放入到固定在基礎底座上上的壓力恒溫室中，并在巖石試件的外壁上固定應變傳感器和溫度傳感器；