[發明專利]模擬超深鉆巖芯動力學真三軸加載機構

在審

• 申請號: 202310734059.2
• 申請日: 2023-06-20
• 公開（公告）號: CN116577409A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 張柬
• 申請（專利權）人: 沈陽馬普科技有限公司
• 主分類號: G01N27/92
• 分類號: G01N27/92;G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種模擬超深鉆巖芯動力學真三軸加載機構，包括反力加載框架、第一主應力加載組件、第二主應力加載組件和第三主應力加載組件，反力加載框架內部構設有沿第三主應力方向延伸的高壓流體加載腔，巖芯試樣設置于高壓流體加載腔內，第一主應力加載組件、第二主應力加載組件和第三主應力加載組件在三個主應力方向上為巖芯試樣提供主應力加載，第三主應力加載組件集成于反力加載框架內，第三主應力加載組件封堵所述高壓流體加載腔，則高壓流體加載腔形成為超高壓壓力室。本發明對巖芯試樣在真三軸加載過程中，能夠模擬深部地質環境的超深鉆巖芯的動力學真三軸加載條件，以獲得動態擾動全破壞過程應力?應變信息。

技術領域

本發明涉及深度巖石力學技術領域，尤其涉及一種模擬超深鉆巖芯動力學真三軸加載機構。

背景技術

深部巖石工程存在動力條件下誘發巖石變形與失效的災害，如地震粘滑變形與斷層瞬時復活。深部巖石開挖工程存在動力擾動，如機械開挖中硬質合金刀具與巖石的周期性動力接觸均為巖石動力學范疇。

但到目前為止，還尚未開展在地質環境條件下和地下真實地應力條件下(σ₁σ₂σ₃0，σ₁、σ₂、σ₃依次為最大主應力、中間主應力、最小主應力)的巖石動力學變形和破壞行為試驗研究，主要原因是缺少動力學真三軸儀器。為了滿足深地工程先導地質鉆孔巖芯的真三軸動力學測試需要，需要開發滿足小尺寸巖芯測試需要的超深鉆巖芯真三軸。

發明內容

本發明提供了一種模擬超深鉆巖芯動力學真三軸加載機構，不僅能夠有效監測和控制第一主應力加載組件和第二主應力加載組件所提供的第一主應力和第二主應力，而且能夠提供30Hz以內的動態力擾動，從而模擬深部地質環境的超深鉆巖芯的動力學真三軸加載條件，以獲得超深鉆巖芯試樣動力擾動全破壞過程應力-應變信息。

為實現上述發明目的，本發明提供的技術方案如下：

所述模擬超深鉆巖芯動力學真三軸加載機構，適于對超深鉆巖芯試樣分別在第一主應力方向、第二主應力方向和第三主應力方向進行主應力加載，以模擬在深部地質環境中巖芯的受力，其特征在于，包括：反力加載框架、第一主應力加載組件、第二主應力加載組件和第三主應力加載組件，所述反力加載框架內部構設有沿所述第三主應力方向延伸的高壓流體加載腔，所述第一主應力加載組件、所述第二主應力加載組件和所述第三主應力加載組件連接于所述反力加載框架上，并與所述高壓流體加載腔連通，所述反力加載框架為所述第一主應力加載和所述第二主應力加載提供反力結構，所述第三主應力加載組件集成于所述反力加載框架內，所述第三主應力加載組件封堵所述高壓流體加載腔，則所述高壓流體加載腔形成為超高壓壓力室。

可選地，所述第一主應力加載組件，包括第一液壓作動器、第二液壓作動器、第一測力傳感器和第一磁滯伸縮位移傳感器，所述第一液壓作動器和所述第二液壓作動器位于所述反力加載框架在所述第一主應力方向的相對兩側，所述第一液壓作動器和所述第二液壓作動器連接所述反力加載框架并與所述高壓流體加載腔連通，所述第一測力傳感器連接在所述第一液壓作動器和所述第二液壓作動器上，并在靠近所述高壓流體加載腔的一端設置，所述第一磁滯伸縮位移傳感器連接在所述第一液壓作動器和所述第二液壓作動器上，并在遠離所述高壓流體加載腔的另一端設置；

所述第二主應力加載組件，包括第三液壓作動器、第四液壓作動器、測力傳感器和磁滯伸縮位移傳感器，所述第三液壓作動器和所述第四液壓作動器位于所述反力加載框架在所述第二主應力方向的相對兩側，所述第三液壓作動器和所述第四液壓作動器連接所述反力加載框架并與所述高壓流體加載腔連通，所述第一測力傳感器連接在所述第三液壓作動器和所述第四液壓作動器上，并在靠近所述高壓流體加載腔的一端設置，所述第一磁滯伸縮位移傳感器連接在所述第三液壓作動器和所述第四液壓作動器上，并在遠離所述高壓流體加載腔的另一端設置；