[發明專利]一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202110591642.3
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113310840A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 戴張俊;陳善雄;周哲;余飛;王隱輝;郭建華
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02;G01N13/00;G01N21/84
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 陳曉寧;王敏鋒

本發明公開了一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置及試驗方法，包括：環境控制系統、試驗操作系統以及數據采集系統，其中：所述環境控制系統包括由試驗箱和操作門形成的密閉系統以及設置于所述試驗箱內部的LED燈、加熱器、調濕器，通過調節LED燈，使得密閉環境下的光源單一穩定；所述試驗操作系統包括設置于試驗箱內的試樣皿、設置于所述試樣皿內的透水石、設置于所述透水石上部的試樣，以及設置于所述試驗箱內的供水箱，所述供水箱通過管道與所述試樣皿連通。本發明可以模擬不同的溫度、濕度環境條件，同時也可以模擬毛細吸水與浸泡吸水兩種不同的自然吸水方式，可研究多因素環境條件對軟巖自然吸水特征以及對吸水裂隙擴展特征的影響性分析。

技術領域

本發明屬于軟巖吸水裂隙擴展試驗技術領域，具體涉及一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置，還涉及一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置的試驗方法。

背景技術

軟巖的水巖相互作用一直以來是軟巖工程領域研究的重點和難點，軟巖的水巖相互作用具體表現為軟巖在遇水之后發生強度降低或體積增大，如軟化、崩解和膨脹等。水巖相互作用是導致工程事故的重要原因之一，研究軟巖與水相互作用對于分析某些由軟巖失穩引起的工程事故具有重要的理論和現實意義。

當前，相關的軟巖吸水特性試驗研究頗多，從而出現了較多的軟巖吸附水測量裝置，這些吸水特性試驗或相關的設計試驗裝置，均是針對于軟巖的吸水特性以及吸附水擴散或運移規律的研究，有關研究表明在水的作用下，軟巖吸水后，其宏觀裂隙的增生與擴張是直接導致巖石各主要物理力學參數指標的急劇惡化，而這種物理力學參數指標的下降將是軟巖在工程應力下發生失穩破壞的最直接原因。

專利申請號201810435120.2公開了一種泥質弱膠結巖體吸水試驗裝置及試驗方法。該試驗裝置可消除試驗過程中水溫和水位變化對試樣礦物吸水活化及吸水質量監測結果的影響，又可開展不同溫度條件下弱膠結巖體試樣的吸水試驗；同時通過CCD照相模塊可實時記錄試樣表面的宏細觀裂紋(裂隙)結構的演化規律。然而，該試驗裝置未在密閉環境中進行，其外界環境會影響軟巖吸水特性，外界光源細微的變化將給計算機處理宏細觀裂隙造成困難，導致識別效果差。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置，構造簡單，可以模擬不同的溫度、濕度環境條件，同時也可以模擬毛細吸水與浸泡吸水兩種不同的自然吸水方式，可研究多因素環境條件對軟巖自然吸水特征以及對吸水裂隙擴展特征的影響性分析，具有一定的學術意義。

本發明的另一個目的在于提供了一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置的試驗方法，將整個試驗系統封閉，保證試驗中的溫度、濕度環境條件的穩定，同時，整個試驗系統密閉不透光，保證試驗過程不受外界光源干擾，試驗中試樣所接受的光源均來自試驗箱內部的LED燈，利用LED燈進行對向投光，保證試驗過程中，光源穩定，拍攝的裂隙照片易于計算機識別與處理。

為進一步實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種軟巖吸水裂隙擴展試驗裝置，包括：環境控制系統、試驗操作系統以及數據采集系統，其中：

所述環境控制系統包括由試驗箱和操作門形成的密閉系統以及設置于所述試驗箱內部的LED燈、加熱器、調濕器，通過調節LED燈，使得密閉環境下的光源單一穩定；

所述試驗操作系統包括設置于試驗箱內的試樣皿、設置于所述試樣皿內的透水石、設置于所述透水石上部的試樣，以及設置于所述試驗箱內的供水箱，所述供水箱通過管道與所述試樣皿連通，并在該管道上設置有控制閥；

所述數據采集系統包括電子天平、數碼相機，所述電子天平設置于所述試驗箱底部，并位于所述試樣皿下部；所述數碼相機設置于所述試樣皿上方。

可選的，所述數據采集系統還包括數據采集器和電腦，所述數據采集器和電腦位于所述試驗箱外部，

所述電子天平、數碼相機均通過數據線與數據采集器連接，所述數據采集器通過數據線與電腦連接。