[發明專利]一種觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202110140999.X
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112763695B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 鞠鑫;牛富俊;劉明浩;張亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

本發明涉及一種觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置，該裝置包括凍融循環箱、控制面板、水槽、壓縮機組、配電系統和掃描系統。凍融循環箱由基座、封閉觀測室組裝而成；基座內設配電系統，配電系統上方設基座隔板；基座隔板上有壓縮機組，壓縮機組連有氟利昂循環管；氟利昂循環管伸入封閉觀測室內；靠近封閉觀測室的后部設有風機；封閉觀測室頂板中心設掃描系統；封閉觀測室頂板的前部設有溫度探頭；凍融循環箱的頂部設水槽，水槽后部設進水管；水槽底部設出水口，出水口連有噴淋系統；凍融循環箱設有控制面板，該控制面板分別與溫度探頭、噴淋系統、風機、壓縮機組相連；控制面板、風機和壓縮機組分別與配電系統相連。本發明簡單、準確、實用。

技術領域

本發明涉及巖土力學試驗技術領域，尤其涉及一種觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置及試驗方法。

背景技術

我國寒區面積廣闊，在寒區特殊、復雜的自然環境和地質條件下，巖塊的凍融損傷現象普遍存在，尤其是穿越青藏高原高海拔區域的公路工程和鐵路工程，面臨著嚴峻的凍融災害考驗。寒區巖塊在反復凍融作用下的損傷劣化將引發一系列的工程地質問題，如巖質邊坡的凍融剝蝕、滑塌，隧道巖塊的凍脹開裂、失穩等，對寒區巖體工程的安全性、穩定性、耐久性等都提出了新的考驗。凍融損傷過程實質上為反復凍脹荷載作用于缺陷引起的疲勞損傷演化過程。凍融損傷伴隨有內部發生熱脹冷縮、水分遷移相變、凍脹力萌生消散等現象，這些現象對巖體結構和力學性質改變具有重要影響。尤其是內部存在宏觀裂隙的巖體，在凍脹力和外載荷反復作用下不斷擴展、貫通直至匯聚成更大的裂隙，最終表現為巖體介質的宏觀結構損傷與力學特性劣化，對巖體工程穩定性構成極大威脅。因此，揭示巖體中裂隙的凍融開裂擴展過程，是目前寒區工程研究中亟待解決的關鍵科學問題之一。

目前，針對裂隙巖體凍融損傷演化過程研究主要集中在預制裂隙試驗、數值模擬和理論模型三方面。但是，預制裂隙凍融試驗并不能客觀真實地反映天然巖塊初始缺陷損傷演化過程；數值模擬和理論模型中無法考慮天然巖塊內部的孔隙、微裂隙等初始損傷的影響，也存在一定的局限性。因此現有的理論和技術手段缺乏不同凍融循環次數和不同外界溫度作用下巖塊裂隙凍融損傷演化過程的實測數據支持。鑒于上述原因，亟需提供一種能夠簡單、準確、實時觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置，為數值計算和理論分析提供實測數據支撐。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種簡單、準確、實用的觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供該觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置的試驗方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種觀測巖塊凍融損傷演化過程的試驗裝置，其特征在于：該裝置包括設有腳輪的凍融循環箱、控制面板、水槽、壓縮機組、配電系統和掃描系統；所述凍融循環箱由基座前面板、基座后面板、基座底板、基座側板構成的無蓋長方體狀的基座以及箱門、封閉觀測室側板、封閉觀測室隔板、封閉觀測室頂板、封閉觀測室后面板、封閉觀測室底板構成的封閉觀測室組裝而成；所述基座頂部設有所述封閉觀測室，該封閉觀測室的一側設有所述箱門；所述基座內設有所述配電系統，該配電系統的上方設有基座隔板；所述基座隔板上固定有所述壓縮機組，該壓縮機組連有氟利昂循環管；所述氟利昂循環管的彎管部分伸入所述封閉觀測室隔板的后部；靠近所述封閉觀測室的后部設有風機，該風機固定于所述封閉觀測室頂板上；所述封閉觀測室隔板的前部空間內的所述封閉觀測室頂板中心設有所述掃描系統；所述封閉觀測室頂板的前部設有溫度探頭；所述凍融循環箱的頂部設有所述水槽，該水槽后部設有與水源相連的進水管；所述水槽的底部出水口設有通往所述封閉觀測室內的噴淋系統；所述封閉觀測室底板設有通往外部的排水管；所述凍融循環箱的頂部緊靠所述水槽設有控制面板支架，該控制面板支架的預留窗內嵌有所述控制面板；所述控制面板分別與所述溫度探頭、所述噴淋系統、所述風機、所述壓縮機組、所述掃描系統相連；所述控制面板、所述風機、所述壓縮機組和所述掃描系統分別通過供電線與所述配電系統相連，該配電系統外接電源線。

所述箱門與所述控制面板同側。

所述控制面板由微型計算機和可觸摸顯示屏組成。