一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置及方法，属于岩石室内加载试验技术领域。所述全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置包括剪切盒装置、高压水渗流系统和密封组件，剪切盒装置包括扣合在岩石试样外部的上剪切盒和下剪切盒，用于实现岩石试样的全应力空间加载，高压水渗流系统设置于所述剪切盒装置，用于实现岩石试样的高压水渗流，密封组件设置于所述剪切盒装置，用于实现高压水渗流过程中的密封。所述全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置及方法能够用于开展硬岩的真三轴剪切渗流试验，实现岩石全应力空间加载及高压水渗流过程中流体完全密封的效果。加载及高压水渗流过程中流体完全密封的效果。加载及高压水渗流过程中流体完全密封的效果。
【技术实现步骤摘要】
全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及岩石室内加载试验
，特别涉及一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置及方法。
技术介绍
[0002]近来年，随着中国工程技术的快速发展，水利水电、矿山、石油存储等一大批深部岩体工程正在建设，深部岩体工程在建设过程中一直面临着较大的挑战，如岩爆、塌方、大变形等地质灾害时有发生。另外，深部岩体经历了漫长的地质作用，是由结构面及切割而成的岩块组成的复杂地质体，特别是高压水渗流作用下，节理、层理及裂隙等结构面岩体的力学行为将极其复杂，严重制约着深部工程的安全与稳定。
[0003]结构面的力学行为及渗流特性可以通过剪切渗流试验进行研究，且深部岩体处于三向不等应力状态(σ1＞σ2＞σ3)，真三轴试验装置能够模拟真三向应力状态。通过高压真三轴剪切渗流试验开展结构面的剪切及渗流力学特性，有助于为揭示深部岩体破裂机制及有效控制工程地质灾害提供理论基础。
[0004]岩石的剪切试验一般通过剪切盒实现，而目前的剪切装置无法实现真三向应力的全应力空间加载，即立方体岩石试样的六个受力面无法全面积受载，在切向方向只有剪切位置受载，导致岩石在剪切过程中存在应力空白区，无法很好的模拟工程现场的真三向应力状态，导致岩石的剪切破裂机制和变形规律认知不准确。现有技术中，仅仅考虑了剪切方向与渗流方向一致的剪切渗流试验，并未考虑剪切方向与渗流方向非一致的剪切渗流试验，导致深部工程复杂条件下的岩石剪切渗流破坏机制认知不全面。另外，真三轴剪切渗流试验对装置的密封性要求极高，目前尚无能够用于全应力空间真三轴剪切渗流试验的装置。
[0005]因此，需要设计一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流装置，实现真三轴剪切试验过程中岩石全应力空间受载及渗流高压水的严格密封。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置及方法，能够用于开展硬岩的真三轴剪切渗流试验，实现岩石全应力空间加载及高压水渗流过程中流体完全密封的效果。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置，包括剪切盒装置、高压水渗流系统和密封组件；
[0009]所述剪切盒装置包括扣合在岩石试样外部的上剪切盒和下剪切盒，用于实现岩石试样的全应力空间加载；
[0010]所述高压水渗流系统设置于所述剪切盒装置，用于实现岩石试样的高压水渗流；
[0011]所述密封组件设置于所述剪切盒装置，用于实现高压水渗流过程中的密封。
[0012]进一步的，所述高压水渗流系统包括设置于下剪切盒的圆柱形腔一以及设置于上剪切盒的圆柱形腔二，所述圆柱形腔一的开口端为渗流进水口，圆柱形腔一的侧壁与若干个渗流进水管路连通，高压水从渗流进水口进入圆柱形腔一，再从渗流进水管路的出水端流出，在岩石试样中部进行高压水渗流；所述圆柱形腔二的开口端为渗流出水口，圆柱形腔二的侧壁与若干个渗流出水管路连通，岩石试样渗出端的高压水从渗流出水管路的进水端进入圆柱形腔二，再从渗流出水管路的出水口流出。
[0013]进一步的，所述上剪切盒和下剪切盒均为长方形盒体结构。
[0014]进一步的，所述上剪切盒的上部设置有法向装配口一，用于装配法向传力板；所述上剪切盒的下部设置有法向装配口二，用于装配岩石试样；所述上剪切盒的右侧设置有切向装配口一，用于装配上传力压块；所述上剪切盒前后两侧均设置有侧向装配口一，分别用于装配侧向传力压块；
[0015]所述下剪切盒的上部设置有法向装配口三，用于装配岩石试样；所述下剪切盒的左侧设置有切向装配口二，用于装配下传力压块；所述下剪切盒前后两侧均设置有侧向装配口二，分别用于装配侧向传力压块。
[0016]进一步的，所述切向装配口一、侧向装配口一、切向装配口二和侧向装配口二的侧壁均设置有环形槽一，所述法向装配口三的侧壁设置有环形槽二。
[0017]进一步的，所述密封组件包括密封圈一、密封圈二和水压管，所述密封圈一设置于所述环形槽一内，用于实现侧向和切向的密封；所述密封圈二和水压管从上至下设置于环形槽二内，用于实现法向的密封，通过剪切盒装置和密封组件实现渗流高压水的全面有效密封。
[0018]优选的，所述环形槽二的截面为上宽下窄的结构，进一步保证密封圈二和水压管的密封效果。
[0019]进一步的，所述全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置用于剪切方向与渗流方向一致以及非一致的真三向剪切渗流试验。
[0020]一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验方法，采用上述全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置，包括如下步骤：
[0021]S1、将密封圈一嵌入下剪切盒的环形槽一内，将下传力压块装配到下剪切盒切向装配口二，将侧向传力压块装配到下剪切盒的侧向装配口二；
[0022]S2、将密封圈一嵌入上剪切盒的环形槽一内，将上传力压块装配到上剪切盒的切向装配口一，将侧向传力压块装配到上剪切盒的侧向装配口一；
[0023]S3、将岩石试样放置于下剪切盒1中部；将密封圈二和水压管嵌入下剪切盒的环形槽二内；将上剪切盒放置于岩石试样上方，使岩石试样嵌入上剪切盒的中部；将法向传力板装配到上剪切盒的法向装配口一；
[0024]S4、将装配后的剪切盒装置放置于真三轴剪切试验机的压力室内，在水压管内注入高压水使其膨胀挤压密封圈二，起到流体密封效果；
[0025]S5、对岩石试样进行切向力、法向力和侧向力加载，同时，向下剪切盒的渗流进水口注入高压水，进行真三轴条件下的剪切渗流试验。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]1)本专利技术结构简单、操作方便，能够用于开展岩石的全应力空间真三轴剪切渗流
试验，并实现高压水在岩石剪切及渗流过程中完全密封的效果；
[0028]2)本专利技术通过上剪切盒、下剪切盒、上传力压块、下传力压块、侧向传力压块和法向传力板互扣式装配形成剪切盒装置实现岩石全应力空间的真三轴剪切渗流试验；
[0029]3)本专利技术通过剪切盒装置、高压水渗流系统和密封组件的配合，实现高压水在岩石剪切及渗流过程中的完全密封；
[0030]4)本专利技术通过全应力空间条件下的剪切与高压水渗流的耦合作用，更好地模拟工程现场的真实应力，更准确地认知剪切破裂机制和变形规律；
[0031]5)本专利技术可以实现剪切方向与渗流方向一致与非一致的真三向剪切渗流试验，有助于准确全面地认识深部工程复杂条件下的岩石剪切渗流破坏机制。
[0032]本专利技术的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例提供的全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置的整体结构示意图；
[0034]图2是本专利技术实施例提供的全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置的剖面图；
[0035]图3是本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置，其特征在于，包括剪切盒装置、高压水渗流系统和密封组件；所述剪切盒装置包括扣合在岩石试样外部的上剪切盒和下剪切盒，用于实现岩石试样的全应力空间加载；所述高压水渗流系统设置于所述剪切盒装置，用于实现岩石试样的高压水渗流；所述密封组件设置于所述剪切盒装置，用于实现高压水渗流过程中的密封。2.根据权利要求1所述的全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置，其特征在于，所述高压水渗流系统包括设置于下剪切盒的圆柱形腔一以及设置于上剪切盒的圆柱形腔二，所述圆柱形腔一的开口端为渗流进水口，圆柱形腔一的侧壁与若干个渗流进水管路连通，高压水从渗流进水口进入圆柱形腔一，再从渗流进水管路的出水端流出，在岩石试样中部进行高压水渗流；所述圆柱形腔二的开口端为渗流出水口，圆柱形腔二的侧壁与若干个渗流出水管路连通，岩石试样渗出端的高压水从渗流出水管路的进水端进入圆柱形腔二，再从渗流出水管路的出水口流出。3.根据权利要求1所述的全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置，其特征在于，所述上剪切盒和下剪切盒均为长方形盒体结构。4.根据权利要求1所述的全应力空间加载的岩石真三轴剪切渗流试验装置，其特征在于，所述上剪切盒的上部设置有法向装配口一，用于装配法向传力板；所述上剪切盒的下部设置有法向装配口二，用于装配岩石试样；所述上剪切盒的右侧设置有切向装配口一，用于装配上传力压块；所述上剪切盒前后两侧均设置有侧向装配口一，分别用于装配侧向传力压块；所述下剪切盒的上部设置有法向装配口三，用于装配岩石试样；所述下剪切盒的左侧设置有切向装配口二，用于装配下传力压块；所述下剪切盒前后两侧均设置有侧向装配口二，分别用于装配侧向传力压块。5.根据权利要求4所述的全应力空间加...
【专利技术属性】
技术研发人员：江梦飞，冯夏庭，赵骏，姜超，陈天宇，杨成祥，
申请(专利权)人：长春市展拓试验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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