干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于岩石损伤与劣化试验技术领域，具体公开了一种干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置及方法；装置包括试验箱，试验箱内放置待测岩样，待测岩样的上端水平设置隔离板，隔离板将试验箱分为上部加压区和下部试验区，隔离板与试验箱的内侧壁连接；试验箱的侧壁上分别对应开设有加压口和进水口；试验箱的底部还开设有通气孔；加压口连接有加压部件，进水口通过输水管连接有供水部件。本发明专利技术能够对岩体进行干湿循环作用的同时施加围压，模拟实际情况中的边坡岩体所处环境及受力，从而更真实的反映边坡岩体随时间的损伤情况。而更真实的反映边坡岩体随时间的损伤情况。而更真实的反映边坡岩体随时间的损伤情况。

【技术实现步骤摘要】
干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩石损伤与劣化检测
，具体涉及一种干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置及方法。

技术介绍

[0002]自然条件下，边坡体内地下水位附近的部分岩体经常处于干湿交替状态；特别地，对于库岸边坡，由于降雨及库水位升降等原因，岩体也往往处于干湿周期性交替的状态。这种干湿周期交替作用比长期浸泡对岩体的劣化要严重，属于“疲劳损伤”，其会随循环次数累积性发展。
[0003]当岩体处于干湿循环条件下且遭受围压作用时，劣化作用会显著降低岩体的整体强度及稳定性，并且会加剧应力波在岩体中的衰减。岩体强度的降低及对波能的大量耗散会使得岩体更快的达到崩裂临界状态，从而发生地质灾害。而现有研究只是单纯对干湿循环条件下岩石宏观力学参数进行研究或采用CT扫描技术在常规环境作用下进行岩石损伤检测，并没有专门针对边坡进行细致研究的方案，因此，如何准确地评估边坡岩体或库岸边坡在疲劳损伤和围压作用下的损伤性能对于这些地区的地质安全性来讲非常重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置及方法，该装置能够对岩体进行干湿循环作用的同时施加围压，模拟实际情况中的边坡岩体所处环境及受力，从而更真实的反映边坡岩体随时间的损伤情况；该方法能够将边坡岩体的实际损伤过程量化，为边坡岩体的损伤机理及该处地质灾害的研究提供重要依据。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。
[0006](一)干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，包括上端开口的试验箱，所述试验箱的上端可拆卸安装有箱盖；
[0007]所述试验箱内放置有待测岩样，所述待测岩样的上端水平设置有隔离板，所述隔离板将试验箱分为上部加压区和下部试验区，所述隔离板与试验箱的内侧壁连接；所述试验箱的侧壁上分别对应开设有加压口和进水口；所述试验箱的底部还开设有通气孔；
[0008]所述加压口连接有加压部件，所述进水口通过输水管连接有供水部件。
[0009]本专利技术技术方案的特点和进一步的改进在于：
[0010]进一步地，所述待测岩样的中部套设有支撑板，所述支撑板与试验箱的内侧壁固定连接，且所述支撑板上开设有透水孔。
[0011]更进一步地，所述支撑板为网状支撑板。
[0012]进一步地，所述隔离板为软橡胶板或硅胶板。
[0013]更进一步地，所述隔离板的厚度为5
‑
10mm。
[0014]进一步地，所述通气孔通过连接管连接有气泵。
[0015]更进一步地，所述连接管上设置有排水口。
[0016]更进一步地，所述试验箱的底部还开设有排水口，所述排水口连接有排水管。
[0017]进一步地，所述加压部件包含增压泵和油箱，所述加压口与油箱之间设置增压泵，所述加压口、增压泵和油箱通过输油管依次连通。
[0018]进一步地，所述供水部件包含水箱和水泵，所述进水口与水箱之间设置水泵，所述进水口、水泵和水箱通过输水管依次连通。
[0019]进一步地，所述输水管、输油管、连接管和排水管上分别设置有开关阀。
[0020]进一步地，所述输水管和输油管上分别设置有压力表。
[0021](二)干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验方法，基于上述试验装置，包括以下步骤：
[0022]步骤1，将待测岩样放置于试样箱中，安装箱盖密封试样箱；
[0023]步骤2，向试验箱的试验区注满水，保持一段时间；然后将水排空，向试验区内持续通入空气，期间保持试验箱内外空气流通，完成一次干湿循环；
[0024]步骤3，根据试验所需的围压试验条件，向试验箱的加压区施加相应压力，同时，向试验箱的试验区注入相应压力的水，进行岩样的围压作用；
[0025]步骤4，根据试验所需的干湿循环次数n，重复n次步骤2
‑
步骤3，即可得到n次干湿循环耦合围压作用后的岩样；
[0026]步骤5，将围压作用后的试验箱置于CT机中进行扫描，得到围压作用后岩样的二维断面扫描图像；基于所述围压作用后岩样的二维断面扫描图像，计算干湿循环耦合围压作用后的岩样损伤度。
[0027]进一步地，所述计算干湿循环耦合围压作用后的岩样损伤度的具体公式为：
[0028][0029]其中，H0为初始待测岩样的CT数均值，H
n
为n次干湿循环耦合围压作用后岩样的CT数均值。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031](1)本专利技术可以较为真实的模拟边坡岩石所处的干湿循环和围压环境，从而更真实的反映边坡岩石的损伤演变过程和损伤机理；
[0032](2)本专利技术的试验箱轻便可手持，可在试验进行的任意阶段将整个试验箱放置于CT扫描机中进行岩石损伤的微观监测，试验过程中无需将岩样取出，试验过程简单快捷，且真实性高，能够揭示干湿循环耦合围压作用下岩石劣化的微观劣化机理。
[0033](3)本专利技术通过CT扫描研究干湿循环次数耦合围压作用对岩石损伤的劣化规律，通过设计将岩样的损伤度量化，能够制作随时间及干湿循环次数与损伤度的曲线关系，进而揭示边坡岩样的损伤规律。与传统试验相比，无需准备多组试样，可直接在同一试样上开展多组对比试验，因此大大减少试验成本和时间。
附图说明
[0034]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0035]图1为本专利技术的一种干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置的整体结构
图；
[0036]图2为本专利技术中试验箱及其内部的三维结构示意图；
[0037]图3为本专利技术一种实施例的支撑板的结构图；
[0038]以上图中，1试验箱；101箱盖；2待测岩样；3隔离板；4加压口；401油箱；402增压泵；5进水口；501水箱；502水泵；6通气孔；601气泵；602连接管；603排水口；7支撑板；701透水孔；8压力表。
具体实施方式
[0039]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。
[0040]实施例1
[0041]参考图1
‑
3，本专利技术提供一种干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，包括上端开口的试验箱1，所述试验箱1的上端可拆卸安装有箱盖101；所述试验箱1内放置有待测岩样2，所述待测岩样2的上端水平设置有隔离板3，所述隔离板3将试验箱1分为上部加压区和下部试验区，所述隔离板3与试验箱1的内侧壁连接；所述试验箱1的侧壁上分别对应开设有加压口4和进水口5；所述试验箱1的底部还开设有通气孔6；所述加压口4连接有加压部件，所述进水口5通过输水管连接有供水部件。
[0042]以上实施例中，试验箱1为圆筒状，上端开口便于放样和取样，试验箱1上端具有外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，包括上端开口的试验箱，所述试验箱的上端可拆卸安装有箱盖；所述试验箱内放置有待测岩样，所述待测岩样的上端水平设置有隔离板，所述隔离板将试验箱分为上部加压区和下部试验区，所述隔离板与试验箱的内侧壁连接；所述试验箱的侧壁上分别对应开设有加压口和进水口；所述试验箱的底部还开设有通气孔；所述加压口连接有加压部件，所述进水口通过输水管连接有供水部件。2.根据权利要求1所述的干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，所述待测岩样的中部套设有支撑板，所述支撑板与试验箱的内侧壁固定连接，且所述支撑板上开设有透水孔。3.根据权利要求2所述的干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，所述支撑板为网状支撑板。4.根据权利要求3所述的干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，所述隔离板为软橡胶板或硅胶板。5.根据权利要求4所述的干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，所述隔离板的厚度为5
‑
10mm。6.根据权利要求1所述的干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，所述通气孔通过连接管连接有气泵，所述连接管上设置有排水口。7.根据权利要求1所述的干湿循环耦合围压作用下岩体损伤的试验装置，其特征在于，所述加压部件包含增压泵和油箱，所述加压口与油箱之间设置增压泵，所述加压口、增压泵和油箱通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴少波，宋浪，刘欢，胡军，史杰辉，周涛，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：