【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石剪切渗流试验设备，具体涉及一种真三轴岩石剪切渗流试验装置及试验方法。
技术介绍
1、采用自然岩石进行岩石力学试验是深刻了解岩石力学特性的核心手段，同时也是该学科中至关重要而基础的研究内容。通过科学合理的试验测试，获取可靠的岩石力学参数，为岩石工程设计和工程地质评价提供了关键支撑数据，对于确保工程的安全性和经济性具有至关重要的影响。
2、岩石剪切试验是一种常见的方法，用于评估岩体的基本力学性能。然而，岩体所处的环境对其力学性能产生显著影响，例如，相同性质的岩体在干燥和饱水状态下的强度可能存在差异。在山岭隧道或引水隧洞工程中，围岩可能受到承压水的作用。为了有效评估承压水对岩石剪切力学性能的影响，进行室内岩样测试是最为可行的方法。
3、目前，虽然已有一些常规三轴剪切盒装置，但大多未考虑三向不同应力状态下的岩石剪切渗流试验。而真三轴剪切渗流可以更真实的模拟地下岩石在三轴应力状态下的变形和破坏，更真实地反映了实际地质条件下的岩石力学行为；考虑到地质体内的多轴应力状态，真三轴试验提供了比传统的轴向剪切试验更真实的应力边界条件。通过施加多轴应力状态，真三轴试验可以全面考察岩石的剪切强度，包括正应力、剪应力和渗透压力等对剪切强度的影响；有助于更好地理解岩石在多轴应力状态下的复杂变形和破坏机制。真三轴试验允许研究应力路径效应，即岩石在应力变化过程中的变形和破坏特性。
4、然而，真三轴剪切渗流装置也存在一些问题，如申请号为201810223211.x的专利技术专利公开了一种真三轴岩石剪切渗流实验
5、综上所述，需要提供一种真三轴岩石剪切渗流试验装置及试验方法以解决现有技术中存在的压头限制试件位移的问题以及渗流试验难以被完全密封的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种真三轴岩石剪切渗流试验装置及试验方法，具体技术方案如下：
2、在第一方面，本专利技术提供了一种真三轴岩石剪切渗流试验装置，包括压头组件、渗流组件、形变测量组件和试件；
3、所述压头组件和试件均设置在压力室内，所述压头组件包括设置在试件前方的前压头、设置在试件后方的后压头、设置在试件左侧的左压头、设置在试件右侧的右压头、设置在试件上方的上压头和设置在试件下方的下压头；在所述前压头与所述试件之间并排设置第一刚性垫片和第一弹性垫片，在所述后压头与所述试件之间并排设置第二刚性垫片和第二弹性垫片，所述第一刚性垫片和所述第二弹性垫片成镜像对称设置，所述第一弹性垫片和第二刚性垫片成镜像对称设置；在所述左压头与所述试件之间设置第三刚性垫片，在所述右压头与所述试件之间设置第四刚性垫片，在所述左压头和所述第三刚性垫片之间以及在所述右压头和所述第四刚性垫片之间均设置第一磁性滚动组件，且在所述左压头与所述第一磁性滚动组件之间以及在所述右压头与所述第一磁性滚动组件之间均为磁性吸附；在所述上压头与所述试件之间并排设置两块第五刚性垫片，在所述下压头与所述试件之间并排设置两块第六刚性垫片，在所述上压头与每块第五刚性垫片之间以及在所述下压头与每块第六刚性垫片之间均设置第二磁性滚动组件，且在所述上压头与所述第二磁性滚动组件之间以及在所述下压头与所述第二磁性滚动组件之间均为磁性吸附；
4、所述渗流组件包括分别贯穿所述前压头、后压头、左压头、右压头、上压头和下压头的渗流通道以及与各所述渗流通道连通且分别设置在所述第一刚性垫片、第一弹性垫片、第二刚性垫片、第二弹性垫片、第三刚性垫片、第四刚性垫片、第五刚性垫片和第六刚性垫片上的渗流槽；
5、所述形变测量组件包括分别设置在所述前压头、后压头、左压头、右压头、上压头和下压头上的形变测量部件。
6、可选的，所述第一磁性滚动组件包括第一保持架和多个第一磁性滚珠，在所述第一保持架上设置多个第一容纳槽，所述第一磁性滚珠与所述第一容纳槽一一对应设置，且所述第一磁性滚珠可转动设置在所述第一容纳槽内；在所述左压头和所述第三刚性垫片之间，所述第一磁性滚珠的一侧与所述左压头磁性滚动吸附，而另一侧与所述第三刚性垫片滚动接触；在所述右压头和所述第四刚性垫片之间，所述第一磁性滚珠的一侧与所述右压头磁性滚动吸附，而另一侧与所述第四刚性垫片滚动接触。
7、可选的，所述第二磁性滚动组件包括第二保持架和多个第二磁性滚珠，在所述第二保持架上设置多个第二容纳槽，所述第二磁性滚珠与所述第二容纳槽一一对应设置，且所述第二磁性滚珠可转动设置在所述第二容纳槽内；在所述上压头与每块第五刚性垫片之间，所述第二磁性滚珠的一侧与所述上压头磁性滚动吸附，而另一侧与所述第五刚性垫片滚动接触；在所述下压头与每块第六刚性垫片之间，所述第二磁性滚珠的一侧与所述下压头磁性滚动吸附，而另一侧与所述第六刚性垫片滚动接触。
8、可选的，在所述第一刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第一弹性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第二刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第二弹性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第三刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第四刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在每块所述第五刚性垫片上设置的渗流槽均为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在每块所述第六刚性垫片上设置的渗流槽均为多个连通的共圆心的环形渗流槽。
9、可选的，在所述第一刚性垫片和所述第一弹性垫片上均设置第一卡块，在所述前压头上设置与所述第一卡块适配的第一卡槽；
10、在所述第二刚性垫片和所述第二弹性垫片上均设置第二卡块，在所述后压头上设置与所述第二卡块适配的第二卡槽。
11、可选的，在所述第三刚性垫片上设置第一滑块，在所述左压头上设置与所述第一滑块适配的第一滑槽；
12、在所述第四刚性垫片上设置第二滑块，在所述右压头上设置与所述第二滑块适配的第二滑槽。
13、可选的，在所述第五刚性垫片上设置第三滑块，在所述上压头上设置与所述第三滑块适配的第三滑槽；
14、在所述第六刚性垫片上设置第四滑块，在所述下压头上设置与所述第四滑块适配的第四滑槽。
15、可选的，所述渗流组件还包括渗流控制设备，所述渗流控制设备设置在所述压力室的外部，且通过设置在所述压力室上的渗流接口与所述渗流通道连通。
16、可选的，所述渗流组件还包括渗流密封件，所述渗流密封件包括用于容纳所述试件的中空腔体、与所述中空腔体连通且分别用于套设所述前压头、后压头、左压头、右压头、上压头和下压头的第一套筒、第二套筒、第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，包括压头组件、渗流组件、形变测量组件和试件；
2.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，所述第一磁性滚动组件(10)包括第一保持架(10.1)和多个第一磁性滚珠(10.2)，在所述第一保持架(10.1)上设置多个第一容纳槽，所述第一磁性滚珠(10.2)与所述第一容纳槽一一对应设置，且所述第一磁性滚珠(10.2)可转动设置在所述第一容纳槽内；在所述左压头(3)和所述第三刚性垫片(9)之间，所述第一磁性滚珠(10.2)的一侧与所述左压头(3)磁性滚动吸附，而另一侧与所述第三刚性垫片(9)滚动接触；在所述右压头(4)和所述第四刚性垫片之间，所述第一磁性滚珠(10.2)的一侧与所述右压头(4)磁性滚动吸附，而另一侧与所述第四刚性垫片滚动接触。
3.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，所述第二磁性滚动组件(12)包括第二保持架(12.1)和多个第二磁性滚珠(12.2)，在所述第二保持架(12.1)上设置多个第二容纳槽，所述第二磁性滚珠(12.2)与所述第二容纳槽一一对应设置
4.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，在所述第一刚性垫片(7)上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第一弹性垫片(8)上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第二刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第二弹性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第三刚性垫片(9)上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第四刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在每块所述第五刚性垫片(11)上设置的渗流槽均为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在每块所述第六刚性垫片上设置的渗流槽均为多个连通的共圆心的环形渗流槽。
5.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，在所述第一刚性垫片(7)和所述第一弹性垫片(8)上均设置第一卡块(14)，在所述前压头(1)上设置与所述第一卡块(14)适配的第一卡槽(1.1)；
6.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，在所述第三刚性垫片(9)上设置第一滑块(9.1)，在所述左压头(3)上设置与所述第一滑块(9.1)适配的第一滑槽(3.1)；
7.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，在所述第五刚性垫片(11)上设置第三滑块(11.1)，在所述上压头(5)上设置与所述第三滑块(11.1)适配的第三滑槽(5.1)；
8.根据权利要求1-7任一项所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，所述渗流组件还包括渗流控制设备，所述渗流控制设备设置在所述压力室的外部，且通过设置在所述压力室上的渗流接口与所述渗流通道(13)连通。
9.根据权利要求8所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，所述渗流组件还包括渗流密封件(15)，所述渗流密封件(15)包括用于容纳所述试件的中空腔体、与所述中空腔体连通且分别用于套设所述前压头(1)、后压头(2)、左压头(3)、右压头(4)、上压头(5)和下压头(6)的第一套筒、第二套筒、第三套筒、第四套筒、第五套筒和第六套筒。
10.一种如权利要求9所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置的试验方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，包括压头组件、渗流组件、形变测量组件和试件；
2.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，所述第一磁性滚动组件(10)包括第一保持架(10.1)和多个第一磁性滚珠(10.2)，在所述第一保持架(10.1)上设置多个第一容纳槽，所述第一磁性滚珠(10.2)与所述第一容纳槽一一对应设置，且所述第一磁性滚珠(10.2)可转动设置在所述第一容纳槽内；在所述左压头(3)和所述第三刚性垫片(9)之间，所述第一磁性滚珠(10.2)的一侧与所述左压头(3)磁性滚动吸附，而另一侧与所述第三刚性垫片(9)滚动接触；在所述右压头(4)和所述第四刚性垫片之间，所述第一磁性滚珠(10.2)的一侧与所述右压头(4)磁性滚动吸附，而另一侧与所述第四刚性垫片滚动接触。
3.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，所述第二磁性滚动组件(12)包括第二保持架(12.1)和多个第二磁性滚珠(12.2)，在所述第二保持架(12.1)上设置多个第二容纳槽，所述第二磁性滚珠(12.2)与所述第二容纳槽一一对应设置，且所述第二磁性滚珠(12.2)可转动设置在所述第二容纳槽内；在所述上压头(5)与每块第五刚性垫片(11)之间，所述第二磁性滚珠(12.2)的一侧与所述上压头(5)磁性滚动吸附，而另一侧与所述第五刚性垫片(11)滚动接触；在所述下压头(6)与每块第六刚性垫片之间，所述第二磁性滚珠(12.2)的一侧与所述下压头(6)磁性滚动吸附，而另一侧与所述第六刚性垫片滚动接触。
4.根据权利要求1所述的真三轴岩石剪切渗流试验装置，其特征在于，在所述第一刚性垫片(7)上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第一弹性垫片(8)上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所述第二刚性垫片上设置的渗流槽为多个连通的共圆心的环形渗流槽；在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾朝军，雷明锋，施成华，庞锐锋，郑艳妮，王亮，娄义黎，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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