超重力二维岩体模型实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超重力二维岩体模型实验装置及方法，该装置包括控制中枢、地面油源、离心机、岩石加载箱、图像观测装置和配重块；岩石加载箱包括反力箱架、片状岩石试样、围压油囊、刚性轴压压头和轴压油囊；本发明专利技术利用N倍超重力环境进行1/N倍的岩体缩尺模型实验，大大提高了模型实验的相似性；岩体模型为薄片状，且侧板透明，可以直接图像观测试样侧面上的形变和开裂等，相比传统贴应变片和位移传感器的单点测量方式，监测密度大大提高，成本大大降低，统筹难度也大大降低；采用一体式液压油囊提供高压，岩石试样无需进行胶套密封，方便观测；且对装置的密封性要求也大大降低。

Experimental device and method of two-dimensional rock mass model with high gravity

The invention discloses a high gravity two-dimensional rock mass model experimental device and method, which includes control center, ground oil source, centrifuge, rock loading box, image observation device and counterweight block; rock loading box includes reaction box rack, flake rock sample, confining pressure oil bag, rigid axial compression head and axial compression oil bag; the invention uses N times supergravity environment to conduct 1/N times rock mass shrinkage. The similarity of model experiment is greatly improved by scale model experiment; the rock mass model is thin and transparent, and it can directly observe the deformation and crack on the side of the sample by image. Compared with the traditional single-point measurement method with strain gauge and displacement sensor, the monitoring density is greatly increased, the cost is greatly reduced, and the difficulty of overall planning is greatly reduced; the integrated hydraulic oil bag is used to provide a high level of monitoring. Pressure, rock samples do not need to be sealed by rubber jacket, which is convenient for observation, and the requirement for the sealing of the device is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
超重力二维岩体模型实验装置及方法
本专利技术属于岩石力学实验领域，尤其涉及一种超重力二维岩体模型实验装置及方法。
技术介绍
对于地下大尺度岩体的力学性质，由于原位观测的困难，多通过实验室实验进行相关岩体变形、裂缝扩展规律的探索。然而，由于自重应力的存在，大尺度岩体中存在着较大的应力梯度，而实验室内常规缩尺岩体模型实验无法实现这个均布的应力梯度。对于实际工程尺度岩体的裂纹扩展、变形变位等规律，受到应力梯度的影响显著，难以通过常规单元体岩石力学实验来表征。而随着超重力离心机的出现，提供了一种新的加载方式，即可以在离心机试样中施加数百倍的重力加速度，以模拟原岩的应力场。基于此原理的超重力离心机的土工实验逐渐得到了广泛应用(目前涉及的相关实验有土石坝管涌、溃坝实验、近海结构稳定性实验、边坡失稳实验等)，对于岩石类，也有关于桥跨结构、岩石高边坡的加载实验，但是对于地下大尺度岩体的力学性质，仅靠自重应力是不够的，还需要解决其轴压、围压加载的问题，目前，此类相关模型实验研究尚为空白。另外，实验过程中，需要监测岩石的应变、位移、开裂等，目前在三轴室内多通过贴应变片、各类线性位移计，以及声发射技术等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超重力二维岩体模型实验装置，其特征在于，包括控制中枢、地面油源、离心机、岩石加载箱、图像观测装置和配重块；所述岩石加载箱包括反力箱架、片状岩石试样、围压油囊、刚性轴压压头和轴压油囊；所述反力箱架固定在离心机的吊篮上，包括镂空前板、透明板、中隔板、背板和顶盖；所述透明板嵌于镂空前板的内侧凹槽中；所述镂空前板、中隔板、背板依次刚性连接，所述顶盖固定在三者刚性连接后的结构顶部，提供轴压的反力；所述片状岩石试样、围压液囊、刚性轴压压头、轴压油囊置于中隔板内，五者具有相同的厚度；所述片状岩石试样前后两侧分别与透明板和背板密切接触；所述片状岩石试样左右两侧与围压油囊接触，接受来自围压油囊施加的柔性...

【技术特征摘要】
1.一种超重力二维岩体模型实验装置，其特征在于，包括控制中枢、地面油源、离心机、岩石加载箱、图像观测装置和配重块；所述岩石加载箱包括反力箱架、片状岩石试样、围压油囊、刚性轴压压头和轴压油囊；所述反力箱架固定在离心机的吊篮上，包括镂空前板、透明板、中隔板、背板和顶盖；所述透明板嵌于镂空前板的内侧凹槽中；所述镂空前板、中隔板、背板依次刚性连接，所述顶盖固定在三者刚性连接后的结构顶部，提供轴压的反力；所述片状岩石试样、围压液囊、刚性轴压压头、轴压油囊置于中隔板内，五者具有相同的厚度；所述片状岩石试样前后两侧分别与透明板和背板密切接触；所述片状岩石试样左右两侧与围压油囊接触，接受来自围压油囊施加的柔性均布围压；所述片状岩石试样顶部与刚性轴压压头接触，刚性轴压压头与顶盖之间设有轴压油囊，轴压油囊产生的均布轴压通过刚性轴压压头施加在片状岩石试样顶部；所述中隔板上预留有钻孔，围压油囊通过此钻孔与外界管路相接；所述轴压油囊、围压油囊通过高压密封接头、油管、离心机内的旋转接头与地面油源相连，接受来自地面油源的压力；所述图像观测装置包括图像获取装置、照明灯条和光线反射装置，所述图像获取设备固定于离心机的转臂上，通过电缆线、离心机导电滑环与控制中枢相连；所述照明灯条固定于镂空前板的镂空孔内，通过电缆线、离心机导电滑环与控制中枢相连；所述光线反射装置固定于离心机的吊篮内，其反射表面与吊篮底面呈45度角，将实验过程中岩石变形、破坏、渗流过程的光学图像反射到图像获取装置之内，图像获取装置拍摄的数字图像数据传输给控制中枢。2.根据权利要求1所述的一种超重力二维岩体模型实验装置，其特征在于，所述刚性轴压压头两侧与中隔板紧密接触，受中隔板限位无法左右移动，仅能上下移动。3.根据权利要求1所述的一种超重力二维岩体模型实验装置，其特征在于，所述围压液囊中有密度与片状岩石试样相仿的高密度流体，在超重力下，可以产生明显的围压梯度，与岩石原型所受到的实际围压梯度对应。4.根据权利要求1所述的一种超重力二维岩体模型实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金龙，徐文杰，詹良通，陈云敏，胡英涛，李珂，李俊超，郑建靖，张帅，唐耀，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33