本发明专利技术涉及一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统及测试方法，属于岩土力学测试技术领域。支架内布置垂直加载模块及水平加载模块；垂直加载模块及水平加载模块之间放置岩体试样，岩体试样的两侧分别设有水平位移传感器一，水平位移传感器二；岩体试样外侧表面布置应变片；垂直加载模块、水平加载模块、水平位移传感器一、水平位移传感器二、应变片通过数据线与数据采集模块相连，数据采集模块与主机一相连；位于支架的外侧布置DIC系统。本发发明专利技术提供的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统及测试方法，该系统允许人工制备试样，可以根据原位岩体的粗糙度，制备同样粗糙度的标准人工试样，测试的可重复性高。测试的可重复性高。测试的可重复性高。
【技术实现步骤摘要】
一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统及测试方法
[0001]本专利技术涉及一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统及测试方法，属于岩土力学测试
技术介绍
[0002]随着人们环保意识的提高和人们对能源需求的不断增长，越来越多的核电站被建成启用，在核电站的运营过程中，不可避免地会产生高放射性核废料。目前针对高放射性核废料，多采用深层地质处置的方案。高放核废料的地质处置必须要考虑长期安全性，因为大量的工程实践表明：在许多情况下，岩石工程的失稳和破坏，并不是在开挖完成或工程完工后立即发生的，而是要滞后一段时期。这涉及到岩体的蠕变行为。地下洞室周围，通常由于挖掘扰动的原因产生一些裂缝，这些裂缝的存在导致岩体结构的抗剪强度远小于完整岩体，会大大降低地下洞室的稳定性。为了考虑地下洞室的长期稳定性，除了了解完整岩石本身的蠕变特性之外，还需要了解岩体界面的剪切蠕变特性。
[0003]目前岩石界面剪切蠕变研究都是借助岩石剪切流变试验装置进行，这种方法针对带节理岩石进行剪切蠕变研究，需要使用的试样为天然带裂隙岩样，其试样制备较为困难。由于试验过程中试样的上下层之间会发生相对滑动，因此无法通过在岩体界面上粘贴应变片来测量岩体界面的剪切蠕变量，只能通过千分表来测量试样上下两层的相对位移，测量精度较差。由于试验过程中岩体界面和岩石本身都在发生蠕变，其试验结果更多的是描述了节理岩石这一结构的蠕变性能，而无法单独准确描述岩体界面的蠕变性能，无法观测岩体界面的局部剪切蠕变变形。同时，由于天然裂隙的不均匀性和随机性，该类岩石界面剪切蠕变试验的可重复性较差。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对上述问题，提出了结果准确、易于操作的一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统及测试方法。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,包括支架、垂直加载模块、水平加载模块、水平位移传感器一、水平位移传感器二、应变片、数据采集模块、DIC系统、据采集模块、主机一；所述的支架内布置垂直加载模块及水平加载模块；垂直加载模块及水平加载模块之间放置岩体试样，岩体试样的两侧分别设有水平位移传感器一，水平位移传感器二；岩体试样外侧表面布置应变片；
[0007]垂直加载模块、水平加载模块、水平位移传感器一、水平位移传感器二、应变片通过数据线与数据采集模块相连，数据采集模块与主机一相连；位于支架的外侧布置DIC系统。
[0008]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,所述DIC系统包括DIC支座、DIC底座，万向节，X轴向平滑块，Y轴向平移滑块，Z轴向平移滑块、高分辨率相机、照明光源、
图像采集卡、主机二；所述高分辨率相机上设有照明光源；
[0009]所述DIC底座上设有DIC支座，DIC支座上设有X轴向滑轨、Y轴向滑轨、Z轴向滑轨；所述Z轴向滑轨垂直于DIC底座，Z轴向平移滑块布置Z轴向滑轨上，Z轴向平移滑块上设有X轴向滑轨，X轴向滑轨上设有X轴向平滑块，X轴向平滑块上设有Y轴向滑轨，Y轴向滑轨上设有Y轴向平移滑块；Y轴向平移滑块的顶端通过万向节与高分辨率相机相连；
[0010]所述高分辨率相机通过数据线与图像采集卡相连，图像采集卡与主机二相连。
[0011]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,所述垂直加载模块采用电控加载系统，控制加载速率并保持加载量在目标加载量
±
0.1KN范围内。
[0012]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,所述水平位移传感器一、水平位移传感器二分别固定在支架及水平加载模块，用于测量测试过程中岩体试样的左右两侧水平位移量，测量精度达到1E
‑5mm。
[0013]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,应变片用于采集剪切蠕变过程中岩体的变形,应变测量精度达到1E
‑7。
[0014]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,所述的岩体试样分三层布置；上层岩体试样尺寸为：100mm*40mm*20mm；中层岩体试样尺寸为：102mm*40mm*40mm；下层岩体试样尺寸为：100mm*40mm*20mm。
[0015]本专利技术所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统的测试方法，测试步骤如下：
[0016]1)、将待测岩体试样切割成长方体，每次剪切蠕变测试中均需要使用上中下3块岩体试样；
[0017]2)、将待测岩体试样按顺序安放在岩体剪切设备的支架上，上层、下层岩体试样的左侧受到支架的约束，中间岩体试样位于上层、下层岩体试样之间；
[0018]3)、控制垂直加载模块、水平加载模块移动，使得垂直加载模块与位于上方的岩体试样顶面接触，水平加载模块与中间岩体试样的一侧接触；
[0019]4)、在中间岩体试样的两侧分别布置水平位移传感器一、水平位移传感器二；使其中一个水平位移传感器与水平加载模块相连；
[0020]5)、在中间试样的一个侧面粘贴应变片，应变片的位置位于试样的正中间，应变测量方向为水平方向；
[0021]6)、位于中间试样的另外一侧架设DIC系统；调节照明光源，使得试样的侧面被均匀地照亮。调节DIC系统的支架，使得高分辨率相机的光线传感器与中间试样的侧面保持完全平行。试拍一张试样侧面的图片，确保试样侧面经过打磨后已经充分暴露其微观结构，可以在图片中发现由试样微观结构而形成的随机斑点。紧贴试样侧面放置一把钢尺，拍摄一张试样侧面的图片，通过图像编辑软件打开该图片，确定该图片中每个像素对应的实际物理尺寸；
[0022]7)、调试DIC系统中的高分辨率相机的成像参数，确定更优的DIC图像获取参数；将高分辨率相机朝着试样移动一定距离，高分辨率相机移动后的试样成像图片被放大；对比放大前后的图片，进行误差分析，确定更优的DIC分析参数；
[0023]8)、控制垂直加载模块，加载至目标加载值并维持荷载的稳定，静置5分钟；控制水平加载模块，加载至目标加载值并维持荷载的稳定；
[0024]9)、水平荷载加载至目标加载值后，记录中间试样水平位移和中间试样水平方向
应变，并开始拍摄并记录变形图片；
[0025]10)、剪切蠕变测试结束之后，停止位移、应变以及变形图片的采集和记录；
[0026]11)、使用主机二进行随机散斑图像计算，在图像中建立OXY坐标系，以像素点为坐标；在试样界面的上下两侧布置参考点，运用迭代算法得到试样界面两侧的参考点的位移信息(Ux，Uy)；
[0027]12)、对参考点的位移信息(Ux，Uy)进行求导，得到参考点的应变信息ε
xx
和ε
xy
；计算中间试样的平均水平应变将左右两个位移传感器的差值除以中间岩体试样长度，得到中间岩体试样的平均水平应变读取应变片记录的中间岩体试样的平均水平应变
[0028]13)、以时间为X轴，应变值为Y轴绘制并对比随时间变化的情况图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于：包括支架、垂直加载模块、水平加载模块、水平位移传感器一、水平位移传感器二、应变片、数据采集模块、DIC系统、主机一；所述的支架内布置垂直加载模块及水平加载模块；垂直加载模块及水平加载模块之间放置岩体试样，岩体试样的两侧分别设有水平位移传感器一，水平位移传感器二；岩体试样外侧表面布置应变片；垂直加载模块、水平加载模块、水平位移传感器一、水平位移传感器二、应变片通过数据线与数据采集模块相连，数据采集模块与主机一相连；位于支架的外侧布置DIC系统。2.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于：所述DIC系统包括DIC支座、DIC底座，万向节，X轴向平滑块，Y轴向平移滑块，Z轴向平移滑块、高分辨率相机、照明光源、图像采集卡、主机二；所述高分辨率相机上设有照明光源；所述DIC底座上设有DIC支座，DIC支座上设有X轴向滑轨、Y轴向滑轨、Z轴向滑轨；所述Z轴向滑轨垂直于DIC底座，Z轴向平移滑块布置Z轴向滑轨上，Z轴向平移滑块上设有X轴向滑轨，X轴向滑轨上设有X轴向平滑块，X轴向平滑块上设有Y轴向滑轨，Y轴向滑轨上设有Y轴向平移滑块；Y轴向平移滑块的顶端通过万向节与高分辨率相机相连；所述高分辨率相机通过数据线与图像采集卡相连，图像采集卡与主机二相连。3.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于：所述垂直加载模块采用电控加载系统，控制加载速率并保持加载量在目标加载量
±
0.1KN范围内。4.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于：所述水平位移传感器一、水平位移传感器二分别固定在支架及水平加载模块，用于测量测试过程中岩体试样的左右两侧水平位移量，测量精度达到1E
‑5mm。5.据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于：应变片用于采集剪切蠕变过程中岩体的变形,应变测量精度达到1E
‑7。6.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于：所述的岩体试样分三层布置；上层岩体试样尺寸为：100mm*40mm*20mm；中层岩体试样尺寸为：102mm*40mm*40mm；下层岩体试样尺寸为：100mm*40mm*20mm。7.利用权利要求1至6任意一项所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统的测试方法，其特征在于：测试步骤如下：1)、将待测岩体试样切割成长方体，每次剪切蠕变测试中均需要使用上中下3块岩体试样；2)、将待测岩体试样按顺序安放在岩体剪切设备的支架上，上层、下层岩体试样的左侧受到支架的约束，中间岩体试样位于上...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓永锋，李星圻，邓祖华，赵振平，孟俊宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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