【技术实现步骤摘要】
测试深部岩体II型断裂韧度值测试系统及方法
本专利技术涉及岩石断裂力学研究领域,特别涉及一种测试深部岩体高温高压环境下II型断裂韧度值的实验系统及实验方法。
技术介绍
随着人类工程建设活动不断向地球深部发展,例如二氧化碳地质封存、页岩储层的大规模体积压裂等,都需要考虑深部岩体所处的高温高压环境,以及在深部环境影响下的岩石剪切断裂特征。但是目前研究岩体II型断裂的实验设备、实验方法、试件制备等方面明显不足,现有的II型剪切断裂实验试件制备过于复杂,实验方案及目的过于单一的问题。例如,T.Backers(2012年)提出了一种贯穿剪切圆柱实验方法,用于测试岩石类材料的II型断裂韧度;国内学者王凯正(2007年)通过以单压双裂缝的石膏试验,研究了石膏II型断裂的断裂韧度。除此之外,目前针对深部高温高压状态下岩体的II型断裂韧度的测试研究很少见,作为反映岩石力学工程特性的重要指标,实验设备的研制和测试方法的设计都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测试深部岩体高温高压环境下II型断裂韧度值的实验系统及试验方法,以解决现有的岩体断裂韧度测试中试件制备、实验方案过于复杂,实验目的过于单一的问题。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:一种测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,包括具有偏置切缝的岩石试件、荷载传递及支撑装置、真空密闭压力室、用于对所述岩石试件施加荷载的轴向动力系统、用于对所述压力室提供惰性气体的惰性气体系统,所述具有偏置切缝的岩石试件放置在真空密闭压力室内,在真空密闭压力室外设置有荷载传递及支撑装置,轴向动力系统通过荷载传递及支撑 ...
【技术保护点】
1.一种测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于,包括具有偏置切缝的岩石试件、荷载传递及支撑装置、真空密闭压力室、用于对所述岩石试件施加荷载的轴向动力系统、用于对所述压力室提供惰性气体的惰性气体系统,所述具有偏置切缝的岩石试件放置在真空密闭压力室内,在真空密闭压力室外设置有荷载传递及支撑装置,轴向动力系统通过荷载传递及支撑装置伸入到真空密闭压力室内作用到具有偏置切缝的岩石试件上,具有偏置切缝的岩石试件的下面设置有两个支撑垫块,其中一个支撑垫块设置在具有偏置切缝的岩石试件的切缝的右侧,另一个支撑垫块设置在远离具有偏置切缝的岩石试件的切缝左侧,且两支撑垫块与轴向动力系统的动力作用线非对称设置,真空密闭压力室与惰性气体系统连接,在真空密闭压力室内设置有加热装置。
【技术特征摘要】
1.一种测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于,包括具有偏置切缝的岩石试件、荷载传递及支撑装置、真空密闭压力室、用于对所述岩石试件施加荷载的轴向动力系统、用于对所述压力室提供惰性气体的惰性气体系统,所述具有偏置切缝的岩石试件放置在真空密闭压力室内,在真空密闭压力室外设置有荷载传递及支撑装置,轴向动力系统通过荷载传递及支撑装置伸入到真空密闭压力室内作用到具有偏置切缝的岩石试件上,具有偏置切缝的岩石试件的下面设置有两个支撑垫块,其中一个支撑垫块设置在具有偏置切缝的岩石试件的切缝的右侧,另一个支撑垫块设置在远离具有偏置切缝的岩石试件的切缝左侧,且两支撑垫块与轴向动力系统的动力作用线非对称设置,真空密闭压力室与惰性气体系统连接,在真空密闭压力室内设置有加热装置。2.根据权利要求1所述的测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于:所述具有偏置切缝的岩石试件包括长方体岩石试件或者正方体岩石试件,在长方体岩石试件或者正方体岩石试件上设置有人工切缝,人工切缝偏离长方体岩石试件或者正方体岩石试件的中心线,用于实现长方体试件从人工切缝处发生剪切或以剪切为主的断裂。3.根据权利要求2所述的测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于:在人工切缝下面设置切口位移计,用于实时测量试验过程中切缝张开度。4.根据权利要求2所述的测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于:两根声发射探头A1、A2布置在预制切缝的两侧的岩石试件内,A1和A2与预制切缝不对称设置,,声发射探头用于实时监测岩样破坏过程中的声学信息,包括波长、频率、持续时间等,进而揭示岩样断裂类型和破坏程度。5.根据权利要求1所述的测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于:所述荷载传递及支撑装置包括放置在具有偏置切缝的岩石试件上表面的加载垫块,传力杆,传力杆的底部通过加载垫块与具有偏置切缝的岩石试件连接,传力杆的顶部伸出真空密闭压力室外与真空密闭压力室顶部的加载梁连接,在真空密闭压力室外设置有导杆,加载梁的两端由导杆支撑,导杆的上部设置有弹簧装置,加载垫块偏离具有偏置切缝的岩石试件的中心线,且偏离方向为远离切缝方向。6.根据权利要求5所述的测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于:所述轴向动力系统包括压力加载装置,压力加载装置对加载梁施加压力,压力通过加载梁及导力杆传递到具有偏置切缝的岩石试件上,加载的压力作用线偏离具有偏置切缝的岩石试件中心线,且偏离方向远离切缝。7.根据权利要求6所述的测试深部岩体II型断裂韧度值的实验系统,其特征在于:所述传力杆底部设置滚轴,在压力加载装置上设置有测力传感器及位移传感器,用于对试件施加轴向载荷,并能采用力与位移两种控制方式。8.根据权利要求1所述的测试深部岩体...
【专利技术属性】
技术研发人员:王洪建,黄志全,胡金虎,黄向春,薛雷,王闯,吴家琦,袁广祥,陈上元,
申请(专利权)人:华北水利水电大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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