一种多场耦合下的软岩崩解试验仪及崩解试验方法技术

本发明专利技术公开了一种多场耦合下的软岩崩解试验仪及崩解试验方法，包括支撑框架、测试系统、压力系统、加水‑接水系统、制热‑制冷系统和摄像分析系统；支撑框架为支撑部件，测试系统、压力系统及制热‑制冷系统设置在支撑框架上，加水‑接水系统与测试系统相连接并提供加水和排水，摄像分析系统用于摄像崩解试验过程中试样的微观变化并分析。本发明专利技术能够模拟还原软岩崩解的赋存环境，可以进行应力—温度—水化学等多环境耦合下的软岩崩解宏微观试验，便捷地对软岩崩解过程进行微观分析，从而提高软岩耐崩解指数等参数的准确性；本发明专利技术具有应用成本低、操作简单、应用便捷、智能化模拟软岩所处环境等优点，更具有推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种多场耦合下的软岩崩解试验仪及崩解试验方法
本专利技术涉及一种试验仪，具体涉及一种多场耦合下的软岩崩解试验仪及崩解试验方法。
技术介绍
‌软岩崩解试验仪以岩石力学、流体力学、水力学、土力学、液压传动原理等学科的理论为指导，针对实际赋存条件下的软岩遇水软化崩解问题，研制出一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，并提供其试验方法。大量的岩土工程研究领域都涉及软岩工程，特别是露天矿软岩夹层边坡、深部开采及开挖隧道等等，软岩遇水后容易发生软化崩解，造成岩石力学参数的劣化。目前，软岩崩解试验常用的仪器SCL-1型岩石耐崩解试验仪，也有学者研制出常规崩解试验机（CN206281745U）、应力条件下的泥岩干湿循环崩解试验机（CN109001037A、CN106989967B）等。虽然这些设备促进了对软岩崩解试验的进展，但是都很难通过室内崩解试验对真实赋存条件下软岩崩解过程进行模拟研究，而崩解试验仪提供的模拟环境的复杂性，尤其是能提供多场耦合条件下的软岩崩解试验仪，这都将直接影响模拟的软岩崩解试验是否更接近实际情况。以往，尽管人们软岩的崩解特性进行了大量的研究和探索，但主要停留在考虑周期性“干湿”交替、冻融循环作用下软岩试样的崩解试验获得的崩解性变化规律的认识和描述上，缺乏对软岩所处的周期性“干湿”交替、冻融循环和初始应力等共同作用环境的合理考虑和试验真实模拟，由此获得的软岩崩解特性用于工程地质的稳定性分析与评价是不准确的。以往对软岩崩解微观机制的研究，常常都是先对软岩进行遇水崩解后，再对崩解残品进行CT扫描、X射线衍射、SEM电镜扫描分析，这样难以对软岩崩解过程进行细致的研究，且容易耗费大量人力、物力及财力。因此，尽可能的还原软岩崩解的赋存环境，便捷地对软岩崩解过程进行微观分析，故研制应力、冻融循环、干湿循环等多环境耦合下的软岩崩解试验仪是非常有必要。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种多场耦合下的软岩崩解试验仪及崩解试验方法，能还原软岩崩解的赋存环境，便捷地对软岩崩解过程进行微观分析。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，包括支撑框架、测试系统、压力系统、加水-接水系统、制热-制冷系统和摄像分析系统；支撑框架包括上下两块钢板和多根立柱，上下两块钢板通过螺母分别固定在立柱的上部和下部；测试系统包括加压板、上下两块透水石、透明环腔和底座，底座设置在下钢板上表面，透明环腔底部嵌入在底座中，透明环腔中由下至上设有两块透水石和加压板；压力系统包括液压油缸、液压电动泵、液压油箱和电动机，液压油缸缸座固定在上钢板下表面，液压油缸通过油管与液压电动泵连通，液压电动泵与电动机连接，液压电动泵通过电动机实现对液压油箱内的液压油进行泵油和回油，千分表安装在液压电动泵上；加水-接水系统包括加水箱和接水箱，加水箱通过加水管与透明环腔上部连通，接水箱通过接水管与底座内部的接水口连通，加水管上、接水管上分别设有加水箱止水夹、接水箱止水夹；制热-制冷系统包括抽风管、抽风机、制冷-制热器、制冷-制热管和崩解环境试验箱，崩解环境试验箱罩在透明环腔外部，崩解环境试验箱侧壁的内部设有制冷-制热管，制冷-制热管与制冷-制热器连接，崩解环境试验箱侧壁上设有抽风管，抽风机与抽风管连接；崩解环境试验箱顶壁开设有供液压油缸穿过的孔；摄像分析系统包括防护罩、高速摄像机和计算机，高速摄像机镜头穿过崩解环境试验箱，高速摄像机与计算机连接。进一步的，所述的加压板上布置有多个透水孔。进一步的，所述加水管与透明环腔的接口处位于透明环腔上端面往下2cm处，防止加水速度过快溅出透明环腔。进一步的，所述底座内部是弧形碗状结构且在中心位置设有接水口。进一步的，所述制热-制冷管呈螺旋盘绕式设置在崩解环境试验箱侧壁的内部。进一步的，所述高速摄像机的镜头上套有防护罩。与现有技术相比本专利技术能够模拟还原软岩崩解的赋存环境，可以进行应力—温度—水化学等多环境耦合下的软岩崩解宏微观试验，便捷地对软岩崩解过程进行微观分析，从而提高软岩耐崩解指数等参数的准确性；本专利技术具有应用成本低、操作简单、应用便捷、智能化模拟软岩所处环境等优点，更具有推广价值。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术结构和A-A剖面示意图；图3为加压板的俯视图；图4为崩解环境试验箱B-B剖面示意图；图5为底座接俯视图；图中：1、螺母；2、钢板；3、立柱；4、液压油缸；5、加压板；6、透水石；7、试样；8、透明环腔；9、底座；10、加水箱；11、加水箱止水夹；12、加水管；13、接水箱止水夹；14、接水管；15、接水箱；16、防护罩；17、高速摄像机；18、抽风管；19、抽风机；20、制冷-制热器；21、制冷-制热管；22、崩解环境试验箱；23、油管；24、千分表；25、液压电动泵；26、液压油箱；27、电动机；28、电源；29、计算机；30、透水孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，本专利技术提供一种技术方案：包括支撑框架、测试系统、压力系统、加水-接水系统、制热-制冷系统和摄像分析系统；支撑框架为主要的支撑部件，包括上下两块钢板2和多根立柱3，上下两块钢板2通过螺母1分别固定在立柱3的上部和下部，立柱3位于钢板2的边缘位置；测试系统包括加压板5、上下两块透水石6、透明环腔8和底座9，底座9设置在下钢板2上表面，透明环腔8底部嵌入在底座9中，透明环腔8中由下至上设有两块透水石6和加压板5，测试时，试样7放在两块透水石6中间；如图3所示，加压板5上布置有多个透水孔30，有利于加水管12内的水流入透明环腔8内；压力系统包括液压油缸4、液压电动泵25、液压油箱26和电动机27，液压油缸4缸座固定在上钢板2下表面，液压油缸4通过油管23与液压电动泵25连通，液压电动泵25与电动机27连接，液压电动泵25通过电动机27实现对液压油箱26内的液压油进行泵油和回油，千分表24安装在液压电动泵25上，液压油缸4活塞杆轴线与加压板5中心线重合；加水-接水系统包括加水箱10和接水箱15，加水箱10通过加水管12与透明环腔8上部连通，具体的，加水管12与透明环腔8的接口处位于透明环腔8上端面往下2cm处，以此防止加水速度过快溅出透明环腔8；接水箱15通过接水管14与底座9内部的接水口连通，加水管12上、接水管14上分别设有加水箱止水夹11、接水箱止水夹13；加水箱止水夹11用以控制加水箱10往透明环腔8中的加水量，接水箱止水夹13用以控制透明环腔8内水的流出量；如图5所示，为了可以实现透明环腔8内试样7崩解后的水快速汇集到底座9内排出，底座9内部是弧形碗状结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，其特征在于，包括支撑框架、测试系统、压力系统、加水-接水系统、制热-制冷系统和摄像分析系统；/n支撑框架包括上下两块钢板（2）和多根立柱（3），上下两块钢板（2）通过螺母（1）分别固定在立柱（3）的上部和下部；/n测试系统包括加压板（5）、上下两块透水石（6）、透明环腔（8）和底座（9），底座（9）设置在下钢板（2）上表面，透明环腔（8）底部嵌入在底座（9）中，透明环腔（8）中由下至上设有两块透水石（6）和加压板（5）；/n压力系统包括液压油缸（4）、液压电动泵（25）、液压油箱（26）和电动机（27），液压油缸（4）缸座固定在上钢板（2）下表面，液压油缸（4）通过油管（23）与液压电动泵（25）连通，液压电动泵（25）与电动机（27）连接，液压电动泵（25）通过电动机（27）实现对液压油箱（26）内的液压油进行泵油和回油，千分表（24）安装在液压电动泵（25）上；/n加水-接水系统包括加水箱（10）和接水箱（15），加水箱（10）通过加水管（12）与透明环腔（8）上部连通，接水箱（15）通过接水管（14）与底座（9）内部的接水口连通，加水管（12）上、接水管（14）上分别设有加水箱止水夹（11）、接水箱止水夹（13）；/n制热-制冷系统包括抽风管（18）、抽风机（19）、制冷-制热器（20）、制冷-制热管（21）和崩解环境试验箱（22），崩解环境试验箱（22）罩在透明环腔（8）外部，崩解环境试验箱（22）侧壁的内部设有制冷-制热管（21），制冷-制热管（21）与制冷-制热器（20）连接，崩解环境试验箱（22）侧壁上设有抽风管（18），抽风机（19）与抽风管（18）连接；崩解环境试验箱（22）顶壁开设有供液压油缸（4）穿过的孔；/n摄像分析系统包括防护罩（16）、高速摄像机（17）和计算机（29），高速摄像机（17）镜头穿过崩解环境试验箱（22），高速摄像机（17）与计算机（29）连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，其特征在于，包括支撑框架、测试系统、压力系统、加水-接水系统、制热-制冷系统和摄像分析系统；
支撑框架包括上下两块钢板（2）和多根立柱（3），上下两块钢板（2）通过螺母（1）分别固定在立柱（3）的上部和下部；
测试系统包括加压板（5）、上下两块透水石（6）、透明环腔（8）和底座（9），底座（9）设置在下钢板（2）上表面，透明环腔（8）底部嵌入在底座（9）中，透明环腔（8）中由下至上设有两块透水石（6）和加压板（5）；
压力系统包括液压油缸（4）、液压电动泵（25）、液压油箱（26）和电动机（27），液压油缸（4）缸座固定在上钢板（2）下表面，液压油缸（4）通过油管（23）与液压电动泵（25）连通，液压电动泵（25）与电动机（27）连接，液压电动泵（25）通过电动机（27）实现对液压油箱（26）内的液压油进行泵油和回油，千分表（24）安装在液压电动泵（25）上；
加水-接水系统包括加水箱（10）和接水箱（15），加水箱（10）通过加水管（12）与透明环腔（8）上部连通，接水箱（15）通过接水管（14）与底座（9）内部的接水口连通，加水管（12）上、接水管（14）上分别设有加水箱止水夹（11）、接水箱止水夹（13）；
制热-制冷系统包括抽风管（18）、抽风机（19）、制冷-制热器（20）、制冷-制热管（21）和崩解环境试验箱（22），崩解环境试验箱（22）罩在透明环腔（8）外部，崩解环境试验箱（22）侧壁的内部设有制冷-制热管（21），制冷-制热管（21）与制冷-制热器（20）连接，崩解环境试验箱（22）侧壁上设有抽风管（18），抽风机（19）与抽风管（18）连接；崩解环境试验箱（22）顶壁开设有供液压油缸（4）穿过的孔；
摄像分析系统包括防护罩（16）、高速摄像机（17）和计算机（29），高速摄像机（17）镜头穿过崩解环境试验箱（22），高速摄像机（17）与计算机（29）连接。


2.根据权利要求1所述的一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，其特征在于：所述的加压板（5）上布置有多个透水孔（30）。


3.根据权利要求1所述的一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，其特征在于：所述加水管（12）与透明环腔（8）的接口处位于透明环腔（8）上端面往下2cm处，防止加水速度过快溅出透明环腔（8）。


4.根据权利要求1所述的一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，其特征在于：所述底座（9）内部是弧形碗状结构且在中心位置设有接水口。


5.根据权利要求4所述的一种多场耦合下的软岩崩解试验仪，其特征在于：所述制热-制冷管（21）呈螺旋盘绕式设置在崩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，舒继森，韩流，尚涛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32