一种岩石裂隙蠕变试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种岩石裂隙蠕变试验系统，包括主机框架、测试室、可动机构、渗流装置和位移监测装置；所述主机框架包括基座和加圧板，所述基座上安装测试室，所述测试室内放置用于测试的立方体岩石裂隙试样，所述试样顶部连接加圧板，所述加圧板上安装位移传感器。本发明专利技术具有良好密封性能，能够在不同应力、渗透条件下测试岩石裂隙蠕变特性。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石裂隙蠕变试验系统
本专利技术属于岩石力学领域，具体涉及一种岩石裂隙蠕变试验系统。
技术介绍
在实际工程中，岩石的蠕变特性是引起工程破坏与失稳的重要原因之一，研究岩石的蠕变特性对于岩体工程长期可靠度评估具有重要的意义。在实验室开展关于岩石蠕变特性的实验研究不仅能够帮助我们深入了解岩石在不同应力状态下的蠕变特性，还能为实际工程应用提供基础数据的支撑。天然岩石内部常常含有裂隙并伴随着渗流等现象，这些裂隙是岩石中的薄弱面，对岩石整体的性质起着控制作用，有必要针对性地研究岩石裂隙的蠕变特性。然而，虽然目前关于岩石的蠕变特性已开展了大量的试验研究，但大部分试验关注的是在轴向或者切向荷载作用下岩块整体的蠕变特性，对岩石裂隙蠕变特性的研究还未充分开展，尚未建立可靠的试验设备和方法。此外，在地下水存在的情况下，岩石裂隙的蠕变特性将受到水-岩相互作用的影响，因此有必要在蠕变试验中考虑渗流的作用。
技术实现思路
本专利技术致力于开发一种岩石裂隙蠕变试验系统，为了突破已有试验方法和装置无法考虑岩石裂隙的蠕变特性以及渗流的问题。为实现上述目的，本专利技术具体公开的技术方案为：一种岩石裂隙蠕变试验系统，包括主机框架、测试室、可动机构、渗流装置和位移监测装置；所述主机框架包括基座和加圧板，所述基座上安装测试室，所述测试室内放置用于测试的立方体岩石裂隙试样，所述试样顶部连接加圧板，所述加圧板上安装位移传感器。一种岩石裂隙蠕变试验系统进一步设置，测试室由前后左右四块侧板组成，侧板内侧安装有橡胶密封层；所述右侧板通过螺栓固定在基座上；所述前、后侧板通过腰形孔与基座相连，前、后侧板之间有连杆，连杆两端装有旋转螺栓，在安装试样之后调节螺栓起到紧固试样的作用；左侧板通过可动机构与基座连接。一种岩石裂隙蠕变试验系统进一步设置，所述可动机构包括铝合金手柄、可调脚、固定螺母、推力球轴承；可动机构通过螺栓固定在基座上，铝合金手柄、可调脚、固定螺母、推力球轴承互相连接形成一个整体，推力球轴承镶嵌在左侧板中，通过调节铝合金手柄来推动左侧板移动。一种岩石裂隙蠕变试验系统进一步设置，所述渗流装置包括由高强透明材料制成的前侧集水室和后侧集水室，水压传感器、流速传感器和水管；前侧板和后侧板中部留有长条形开口，前侧集水室通过螺栓安装在前侧板上，并包裹住开口，后侧集水室通过螺栓安装在后侧板上，并包裹住开口；前侧集水室上留有注水孔和水压测量孔，后侧集水室上留有出水孔和水压测量孔；流速传感器通过水管连接注水孔；水压传感器通过水管连接水压测量孔。一种岩石裂隙蠕变试验系统进一步设置，所述位移监测装置包括位移传感器、应变片、数据采集器和电脑。位移传感器安装在加圧板上，实时测量试样的位移；应变片贴在岩石裂隙试样的上下块体两侧，实时测量岩石块体的应变；位移传感器和应变片通过数据采集器和电脑连接以自动采集数据。本专利技术的有益效果主要表现在：一、可以精确测量岩石裂隙在不同应力作用和不同渗流条件下的长期变形特性；二、通过腰形孔和可动机构可以调整侧板的位置，便于放入岩石试样，并施加足够的侧向约束力，保证装置的密封性；三、采用集水室构件，将水从单一注水孔中注入，充满腔体后可均匀流入裂隙中，从而模拟真实岩石裂隙中的渗流情况。附图说明图1是本专利技术加载时的正视图；图2是本专利技术未加载时的侧视图；图3是本专利技术俯视图；图4是本专利技术正视剖面图；图5是本专利技术集水室的三视图；图6是本专利技术应变片布置图。图1-5中标号说明，1-基座；2-腰形孔；3-测试室底盖；4-铝合金手柄；5-可调脚；6-固定螺母；7-测试室前侧板(带长条形开口)；8-位移传感器；9-压头；10-加圧板；11a-前侧板水压测量孔；11a-后侧板水压测量孔；12-注水孔；13-前侧集水室；14-旋转螺母；15-位移测量立柱；16-测试室左侧板；17-连杆；18-测试室后侧板(带长条形开口)；19-推力球轴承；20-后侧集水室；21-出水孔；22-测试室；23-测试室右侧板；24-橡胶密封层；25-岩石块体；26-岩石裂隙；27-应变片；30-主机框架；50-可动机构；60-渗流装置；70-位移监测装置。具体实施方式如图1-5所示，一种岩石裂隙蠕变试验系统，包括主机框架30、测试室22、可动机构50、渗流装置60和位移监测装置70；所述主机框架30包括基座和加圧板10，所述基座1上安装测试室40，所述测试室40内放置用于测试的立方体岩石裂隙试样，所述试样顶部连接加圧板10，所述加圧板10上安装位移传感器8。如图1所示，所述主机框架30包括基座1和加压板10，所述基座1上安装测试室22的底盖3，所述底盖3与测试室前侧板7、后侧板18、左侧板16和右侧板23共同构成测试室22，所述测试室22内放置用于测试的立方体岩石裂隙试样26，所述试样顶部连接压头9，所述压头顶部连接加压板10，所述加圧板10上安装位移传感器8，所述加压板10承受外部设备提供的压力进行蠕变试验。如图2所示，前侧板7和后侧板18为L形，下部通过腰型孔2连接在基座上，在放入岩石试样后通过调整腰型孔2内螺栓的位置让前侧板7和后侧板18紧贴试样。如图4所示，所述可动机构50包括铝合金手柄4、可调脚5、固定螺母6、推力球轴承19。可动装置通过固定螺母6固定在基座1上，测试室左侧板16与推力球轴承19连接，转动铝合金手柄4可带动可调脚5和推力球轴承19的旋转，驱使测试室左侧板16产生左右位移，从而调整左、右侧板之间的距离，使左、右侧板紧贴试样。如图3所示，四面侧板内侧均贴有橡胶密封层24，通过调节连杆17上的螺母14使前、后侧板夹紧试样，从而使橡胶密封层紧贴裂隙26，保证密封性；右侧板23固定在基座上，左侧板16通过调节可动机构夹紧试样，从而使橡胶密封层紧贴裂隙26，保证密封性。所述渗流装置60，包括注水孔12，出水孔21，前侧集水室13，后侧集水室20，水压测量孔11a、11b。前侧板7和后侧板18中部留有长条形开口，前侧集水室13通过螺栓安装在前侧板7上，并包裹住开口，后侧集水室20通过螺栓安装在后侧板上18，并包裹住开口；前侧集水室13上留有水压测量孔11a和注水孔12，后侧集水室20上留有水压测量孔11b和出水孔21。水通过注水孔12进入前侧集水室13，充满集水室13后，通过岩石裂隙27流入后侧集水室20，最终从出水孔21流出装置。注水孔12通过水管与外部柱塞泵相连，出水孔21通过水管与流速传感器相连；水压测量孔11a、11b与水压传感器相连。所述位移监测装置70包括位移传感器8、应变片27、数据采集器和电脑。位移传感器8位于加压板上，与数据采集器和电脑相接，用于实时监测试样整体的位移量；应变片27贴在岩石裂隙试样的上下块体两侧，实时测量岩石块体25的应变；试样整体的位移减去块体的变形量即可得到岩石裂隙的变形量。本实施例的具体应用：本专利技术在干燥条件下的蠕变测试。将岩石裂隙试样安置于测试室，施加一定的法向应力后保持不变，利用位移监测装置采集位移数据，利用应变片采集岩石块体本身的应变并换算成变形量，试样总体的位移量减去岩石块体的变形量即得到裂隙的变形量，从而形成岩石裂隙的应变-时间曲线，并通过拟合得到蠕变公式。本专利技术渗流条件下的蠕变测试。将岩石裂隙试块安置于测试室，施加一定的法向应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石裂隙蠕变试验系统，其特征在于，包括主机框架、测试室、可动机构、渗流装置和位移监测装置；所述主机框架包括基座和加圧板，所述基座上安装测试室，所述测试室内放置用于测试的立方体岩石裂隙试样，所述试样顶部连接加圧板，所述加圧板上安装位移传感器。

【技术特征摘要】
1.一种岩石裂隙蠕变试验系统，其特征在于，包括主机框架、测试室、可动机构、渗流装置和位移监测装置；所述主机框架包括基座和加圧板，所述基座上安装测试室，所述测试室内放置用于测试的立方体岩石裂隙试样，所述试样顶部连接加圧板，所述加圧板上安装位移传感器。2.如权利要求1所述的一种岩石裂隙蠕变试验系统，其特征在于：测试室由前后左右四块侧板组成，侧板内侧安装有橡胶密封层；所述右侧板通过螺栓固定在基座上；所述前、后侧板通过腰形孔与基座相连，前、后侧板之间有连杆，连杆两端装有旋转螺栓，在安装试样之后调节螺栓起到紧固试样的作用；左侧板通过可动机构与基座连接。3.如权利要求1所述的一种岩石裂隙蠕变试验系统，其特征在于：所述可动机构包括铝合金手柄、可调脚、固定螺母、推力球轴承；可动机构通过螺栓固定在基座上，铝合金手柄、可调脚、固定螺母、推力球轴承互相连接形成一个整体，推...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，汪昕，叶鑫娜，莫洋洋，黄嘉伦，周楷峰，金栋，蒋宇静，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33