岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统，涉及岩土工程领域。一种岩石全刚性真三轴系统，包括刚性真三轴系统和温控系统，刚性真三轴系统包括两两垂直的第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴，驱动系统分别连接于第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴，以分别驱动第一加载轴沿其延伸方向移动、第二加载轴沿其延伸方向移动或第三加载轴沿其延伸方向移动，并挤压试验样品，温控系统用于贴合于试验样品并向试验样品加热。一种深部岩体温度应力耦合模拟系统，其采用了上述的岩石全刚性真三轴系统。本发明专利技术提供的岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统能实现在800℃的高温环境下进行应力路径模拟实验。

【技术实现步骤摘要】
岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统
本专利技术涉及岩土工程领域，具体而言，涉及岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统。
技术介绍
真三轴应力路径模拟是研究岩石力学特性的重要实验手段之一，而在高温条件下进行应力路径模拟实验研究对研究深部特殊工程地质条件下的岩石力学特性具有非常重要的意义。而伴随着近些年页岩气、深层地热等资源的开采，迫切的需要一种可在高温下模拟不同高地应力状态的装置，这对现今实验原理及实验仪器都提出了不小的挑战。目前大多数用来模拟应力状态的岩石真三轴实验仪器都是采用复合加载方式，即轴向加载为刚性板，另外两侧四面均采用柔性板，或其中对应两面用刚性板，另外一对应两面使用柔性板，这就需要在压力室内注入液压油对岩石试样实现围压的加载，因此无法模拟在200℃以上的高温地下环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩石全刚性真三轴系统，其通过刚性的加载方式能实现在800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究，并能在高温情况下保证模拟实验的可靠性。本专利技术的另一目的在于提供一种深部岩体温度应力耦合模拟系统，其通过刚性的加载方式能实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究，并能在高温情况下保证模拟实验的可靠性。本专利技术提供一种技术方案：一种岩石全刚性真三轴系统，包括刚性真三轴系统和温控系统，所述刚性真三轴系统包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动系统，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动系统分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动系统能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控系统用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。进一步地，所述驱动系统包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，所述第一驱动件连接于所述第一加载轴，所述第二驱动件连接于所述第二加载轴，所述第三驱动件连接于所述第三加载轴。进一步地，所述刚性真三轴系统还包括装盛组件，所述装盛组件用于装盛所述试验样品，所述装盛组件设置于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴之间，所述第一加载轴能沿所述第一加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第二加载轴能沿所述第二加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第三加载轴能沿所述第三加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品。进一步地，所述装盛组件包括第一承压件、第二承压件和第三承压件，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互固定连接，并且所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面两两垂直，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面分别朝向所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴。进一步地，所述装盛组件还包括第一施压件、第二施压件和第三施压件，所述第一施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第一承压件的侧面，所述第一加载轴通过所述第一施压件挤压所述试验样品；所述第二施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第二承压件的侧面，所述第二加载轴通过所述第二施压件挤压所述试验样品；所述第三施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第三承压件的侧面，所述第三加载轴通过所述第三施压件挤压所述试验样品。进一步地，所述第一承压件和所述第一施压件相靠近的侧面相互平行，所述第二承压件和所述第二施压件相靠近的侧面相互平行，所述第三承压件和所述第三施压件相靠近的侧面相互平行。进一步地，所述温控系统包括柔性加热保温套和温控柜，所述柔性加热保温套用于贴合于所述试验样品的外侧，所述温控柜连接于所述柔性加热保温套，所述温控柜用于调节所述柔性加热保温套内的温度。进一步地，所述柔性加热保温套包括柔性加热层和柔性保温层，所述柔性加热层用于贴合于所述试验样品的外侧，并且所述柔性加热层连接于所述温控柜，所述柔性保温层贴合于所述柔性加热层相对于所述试验样品的外侧。进一步地，所述柔性加热保温套上开设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔与所述第一加载轴相适配，所述第一加载轴能伸入所述第一通孔以挤压所述试验样品；所述第二通孔与所述第二加载轴相适配，所述第二加载轴能伸入所述第二通孔以挤压所述试验样品；所述第三通孔与所述第三加载轴相适配，所述第三加载轴能伸入所述第三通孔以挤压所述试验样品。一种深部岩体温度应力耦合模拟系统，包括控制系统和真三轴侧量系统，所述岩石全刚性真三轴系统包括刚性真三轴系统和温控系统，所述刚性真三轴系统包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动系统，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动系统分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动系统能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控系统用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。所述控制系统分别连接于驱动系统和温控系统，所述控制系统用于控制驱动系统分别驱动所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴施压于所述试验样品，并且所述控制系统用于检测所述温控系统的温度。相比现有技术，本专利技术提供的岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统的有益效果是：本专利技术提供的岩石全刚性真三轴系统和深部岩体温度应力耦合模拟系统通过设置相互独立驱动的第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴，并且分别通过驱动系统驱动第一加载轴沿第一加载轴的延伸方向移动以挤压试验样品，驱动第二加载轴沿第二加载轴的延伸方向移动以挤压试验样品，驱动第三加载轴沿第三加载轴的延伸方向移动以挤压试验样品，并且第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴两两垂直以使得能从三个相互垂直的方向挤压试验样品，以在三个相互垂直的方向上通过刚性的加载方式实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究。另外，通过温控系统对试验样品进行升温，以将试验的模拟环境加热到指定的温度。即，通过本专利技术提供的岩石全刚性真三轴系统及深部岩体温度应力耦合模拟系统能可靠地实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的第一实施例提供的岩石全刚性真三轴系统的结构示意图；图2为本专利技术的第一实施例提供的岩石全刚性真三轴系统局部的结构示意图；图3为本专利技术的第二实施例提供的深部岩体温度应力耦合模拟系统的结构示意图；图4为本专利技术的第二实施例提供的深部岩体温度应力耦合模拟系统的局部结构示意图。图标：10-岩石全刚性真三轴系统；11-深部岩体温度应力耦合模拟系统；100-刚性真三轴系统；110-第一加载轴；120-第二加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石全刚性真三轴系统，其特征在于，包括刚性真三轴系统和温控系统，所述刚性真三轴系统包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动系统，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动系统分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动系统能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控系统用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。

【技术特征摘要】
1.一种岩石全刚性真三轴系统，其特征在于，包括刚性真三轴系统和温控系统，所述刚性真三轴系统包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动系统，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动系统分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动系统能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控系统用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。2.根据权利要求1所述的岩石全刚性真三轴系统，其特征在于，所述驱动系统包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，所述第一驱动件连接于所述第一加载轴，所述第二驱动件连接于所述第二加载轴，所述第三驱动件连接于所述第三加载轴。3.根据权利要求1所述的岩石全刚性真三轴系统，其特征在于，所述刚性真三轴系统还包括装盛组件，所述装盛组件用于装盛所述试验样品，所述装盛组件设置于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴之间，所述第一加载轴能沿所述第一加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第二加载轴能沿所述第二加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第三加载轴能沿所述第三加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品。4.根据权利要求3所述的岩石全刚性真三轴系统，其特征在于，所述装盛组件包括第一承压件、第二承压件和第三承压件，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互固定连接，并且所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面两两垂直，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面分别朝向所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴。5.根据权利要求4所述的岩石全刚性真三轴系统，其特征在于，所述装盛组件还包括第一施压件、第二施压件和第三施压件，所述第一施压...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡大伟，马啸，陈四利，周辉，张传庆，卢景景，朱勇，杨凡杰，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42