本实用新型专利技术提供一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，包括试验舱、方形框架、环形框架、岩体试样、传输装置、应力加载装置、控制系统；所述岩体试样为具有六个面的长方体，所述方形框架用于给岩体试样施加轴向围压，所述环形框架用于给岩体试样施加侧向围压，所述传输装置用于将岩体试样运送到环形框架中间，安装施加岩体试样侧面应力的应力加载装置后运送环形框架到方形框架中间，安装施加岩体试样轴向应力的应力加载装置后运送方形框架到试验舱中，所述控制系统包括计算机及与计算机连接的加压系统、温控系统、渗压系统、测量系统。本实用新型专利技术无须外部提供反力支撑且试验舱不承受反力荷载，具有试验舱占地空间小、安装方便等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统
本技术涉及岩土工程
，具体是一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，适用于大尺度岩体试样多场耦合三轴试验。
技术介绍
随着西部大开发等相关战略的实施，国家重大基础设施的建设进度逐渐加快。水电工程的建设多在深山峡谷中，水工建筑物埋深也逐渐加大，如锦屏二级的引水隧洞最大埋深2525m。矿产资源与石油开采也向深部延伸，许多矿山采深已达1200m以上。新兴行业如能源地下储存、高放核废物的深地质处置、天然气水合物的勘探与安全开采、CO2地下隔离等领域也迫切需要岩体多场耦合理论的发展与相关技术的突破。深部岩体由于高应力状态、高温度状态和高渗压状态及其结构特点，使得其力学特性与浅部岩体相比具有显著不同。通过力学试验能客观地观察多场耦合条件下岩体的强度和变形参数的变化规律，为开发设计及工程稳定性评价提供科学依据。国内外的岩体多场耦合试验，多采用小尺寸岩块试件(长宽高5cm×5cm×10cm)，试件一般不含裂隙或者仅含单一裂隙，试验结果不能反映岩体温度场、渗流场的真实状态。大尺度岩体三轴试验中，为给岩体试验施加足够的荷载，需给应力加载系统提供足够大的反力。传统的岩体三轴试验系统以试验框架作为反力梁、外部辅以大型钢杆支撑以提供足够的反力，因此试验系统体积庞大、安装困难。目前尚无大尺度(长宽高30cm×30cm×60cm及以上)岩体试样多场耦合三轴试验系统和方案。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，无须外部提供反力支撑且试验舱不承受反力荷载，具有试验舱占地空间小、安装方便等特点。本技术采用的技术方案如下：一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，包括试验舱、方形框架、环形框架、岩体试样、传输装置、应力加载装置、控制系统；所述岩体试样为具有六个面的长方体，所述方形框架用于给岩体试样施加轴向围压，所述环形框架用于给岩体试样施加侧向围压，所述传输装置用于将岩体试样运送到环形框架中间，安装施加岩体试样侧面应力的应力加载装置后运送环形框架到方形框架中间，安装施加岩体试样轴向应力的应力加载装置后运送方形框架到试验舱中，所述控制系统包括计算机及与计算机连接的加压系统、温控系统、渗压系统、测量系统。进一步的，加压系统用于给应力加载装置的千斤顶注入和引出液压油，控制岩体试样的侧向围压和轴向围压；温控系统用于调节试验舱内的温度；渗压系统用于控制试验舱内的液体压力；测量系统用于测量岩体试样在试验过程中的侧向变形和轴向变形，加压系统、温控系统、渗压系统、测量系统均采用计算机自动控制。进一步的，所述试验舱包括舱壳、舱门、密封圈、试验台，所述舱门设于舱壳的侧壁，所述密封圈用于提高保证舱门的密封性，试验台设于舱壳底部，用于放置方形框架。进一步的，所述岩体试样共有六个表面，分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、上端面和下端面，侧面用于施加围压，端面用于施加轴向压力。进一步的，所述方形框架的左右两个框边内分别设有一个应力加载装置，与岩体试样轴向的上端面和下端面相互接触。进一步的，所述环形框架具有两个，每个环形框架内设有四个相互对称的应力加载装置，应力加载装置分别给岩体试样的第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面施加力，两个环形框架内的应力加载装置之间间隔一定的距离用于安设岩体试样变形测量系统。进一步的，所述传输装置共有三个垫板，分别为放置岩体试样的第一垫板、放置方形框架的第二垫板和放置环形框架的第三垫板，第二垫板内部设有转动台，以便环形框架转动，第一垫板由第一传动轴在第一轨道上运输，第二垫板由第二传动轴在第二轨道上运输，第三垫板由第三传动轴在第三轨道上运输；输送时所述岩体试样放置在传输装置的第一垫板上，通过第一传动轴运送到环形框架中间，安装施加岩体试样侧面应力的应力加载装置，通过第二传动轴运送环形框架到方形框架中间，安装施加岩体试样轴向应力的应力加载装置，通过第三传动轴运送方形框架到试验舱中。进一步的，所述应力加载装置包括透液钢板、传力钢板、千斤顶、垫座钢板，透液钢板紧挨岩体试样，表面刻有凹槽，用于舱内液体均匀施加在岩体试样的表面，传力钢板用于传递千斤顶施加的荷载到透液钢板，垫座钢板用于充填千斤顶与环形框架之间的间隙。本技术的有益效果：(1)本技术采用环形框架和方形框架提供反力，框架受力均匀且能实自平衡，无须外部提供反力支撑且试验舱不承受反力荷载，试验舱占地空间小、可选透明玻璃材质制成并较好地密封舱内填充的液体，试验舱具有较强的密闭性和观察性；(2)本技术试验过程中的变形发生在环形框架和方形框架内部，试验舱仅承受内液压力作用、变形小，测量装置、温控装置和水压调节装置等均不会受到挤压和扰动，试验系统具有较强的稳定性和可靠性；(3)本技术采用传输装置运送岩体试样、环形框架和方形框架，同时采用计算机控制加压系统、温控系统、渗压系统和测量系统，岩体试验系统可操作性强、自动化程度较高；(4)本技术岩体试样六个面均能同步施加荷载，相比传统的五个面加载方式，岩体试样的应力条件更符合岩体原位富存条件，模拟结果更加真实；(5)本技术试验舱内液可以选用不同酸碱度或不同电解质的岩体，能研究不同化学和物理条件下的岩体力学性质；(6)本技术试验舱设有温度控制装置，便于调节试验舱温度变化，可作为研究多场耦合条件下的岩体力学性质的有效手段。附图说明图1为本技术进行试验时试验舱的轴截面示意图；图2为本技术进行试验时环形框架的纵截面示意图；图3为本技术荷载内置式透明密封舱岩体试验系统的结构示意图；图4为本技术中传输装置的俯视图；图5为本技术中岩体试样的结构示意图；图6为本技术中控制系统的电路原理示意图。图中：1—试验舱，1a—舱壳，1b—舱门，1c—密封圈，1d—试验台，1e—密封通道，2—方形框架，3—环形框架，4—岩体试样，4a—第一侧面，4b—第二侧面，4c—第三侧面，4d—第四侧面，4e—上端面，4f—下端面，5—传输装置，5a—第一垫板，5b—第二垫板，5c—第三垫板，5d—第一传动轴，5e—第二传动轴，5f—第三传动轴，5g—第一轨道，5h—第二轨道，5i—第三轨道，6—应力加载装置，6a—透液钢板，6b—传力钢板，6c—千斤顶，6d—垫座钢板，7—控制系统，7a—加压系统，7b—温控系统，7c—渗压系统，7d—测量系统，7e—计算机。具体实施方式下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参阅图3，本技术实施例提供一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，包括试验舱1、方形框架2、环形框架3、岩体试样4、传输装置5、应力加载装置6、控制系统7。所述试验舱1包括舱壳1a、舱门1b、密封圈1c、试验台1d，所述舱门1b设于舱壳1a的侧壁，可开闭以将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，其特征在于：包括试验舱(1)、方形框架(2)、环形框架(3)、岩体试样(4)、传输装置(5)、应力加载装置(6)、控制系统(7)；所述岩体试样(4)为具有六个面的长方体，所述方形框架(2)用于给岩体试样(4)施加轴向围压，所述环形框架(3)用于给岩体试样(4)施加侧向围压，所述传输装置(5)用于将岩体试样(4)运送到环形框架(3)中间，安装施加岩体试样侧面应力的应力加载装置(6)后运送环形框架(3)到方形框架(2)中间，安装施加岩体试样轴向应力的应力加载装置(6)后运送方形框架(2)到试验舱(1)中，所述控制系统(7)包括计算机(7e)及与计算机(7e)连接的加压系统(7a)、温控系统(7b)、渗压系统(7c)、测量系统(7d)。/n
【技术特征摘要】
1.一种荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，其特征在于：包括试验舱(1)、方形框架(2)、环形框架(3)、岩体试样(4)、传输装置(5)、应力加载装置(6)、控制系统(7)；所述岩体试样(4)为具有六个面的长方体，所述方形框架(2)用于给岩体试样(4)施加轴向围压，所述环形框架(3)用于给岩体试样(4)施加侧向围压，所述传输装置(5)用于将岩体试样(4)运送到环形框架(3)中间，安装施加岩体试样侧面应力的应力加载装置(6)后运送环形框架(3)到方形框架(2)中间，安装施加岩体试样轴向应力的应力加载装置(6)后运送方形框架(2)到试验舱(1)中，所述控制系统(7)包括计算机(7e)及与计算机(7e)连接的加压系统(7a)、温控系统(7b)、渗压系统(7c)、测量系统(7d)。
2.如权利要求1所述的荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，其特征在于：加压系统(7a)用于给应力加载装置(6)的千斤顶(6c)注入和引出液压油，控制岩体试样(4)的侧向围压和轴向围压；温控系统(7b)用于调节试验舱(1)内的温度；渗压系统(7c)用于控制试验舱(1)内的液体压力；测量系统(7d)用于测量岩体试样(4)在试验过程中的侧向变形和轴向变形，加压系统(7a)、温控系统(7b)、渗压系统(7c)、测量系统(7d)均采用计算机(7e)自动控制。
3.如权利要求1所述的荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，其特征在于：所述试验舱(1)包括舱壳(1a)、舱门(1b)、密封圈(1c)、试验台(1d)，所述舱门(1b)设于舱壳(1a)的侧壁，所述密封圈(1c)用于提高保证舱门(1b)的密封性，试验台(1d)设于舱壳(1a)底部，用于放置方形框架(2)。
4.如权利要求1所述的荷载内置式透明密封舱岩体试验系统，其特征在于：所述岩体试样(4)共有六个表面，分别为第一侧面(4a)、第二侧面(4b)、第三侧面(4c)、第四侧面(4d)、上端面(4e)和下端面(4f)，侧面用于施加围压，端面用于施加轴向压力。
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：邬爱清，张宜虎，范雷，陈冲，罗荣，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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