【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道三维物理模型试验，尤其涉及一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置及方法。
技术介绍
1、高地温三维物理模型试验以相似理论为基础，通过配制与隧道工程岩体力学和热学性质相似的相似材料，开展不同温度边界条件和应力加载条件的三维力学及监测试验，可以有效地探究深埋高地温隧道围岩在工程活动中破坏破裂演化规律和岩爆孕育机制。
2、目前，深埋隧道物理模型试验已经开展的较为广泛，但是随着隧道工程建设向西部进军，西部地区的隧道多呈现“埋深大、高地温”的特点，在科学试验和工程研究中，对于隧道物理模型温度场的考虑不容忽视。
3、目前，现有的大尺度物理模型试验装置往往采用二维试验机，其优点是方便监测临空面的破坏情况，同时方便在未加载面布置声发射监测位置和涂抹散斑监测表面应变情况。但是对于深部工程岩体三向应力条件是不容忽视的，对于现有的物理模型试验二维试验装置无法满足深部工程的实际工程情况。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中，对于现有的物理模型试验中，二维试验装置无法满足深部工程的实际工程情况的技术问题。
2、为解决上述存在的技术问题，本专利技术第一方面提供了一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，包括：
3、物理模型试样、主应力作动器、真三轴试验装置底座、温度控制系统、光纤传感器、声发射监测系统和高速摄像组件；
4、物理模型试样埋设设置光纤传感器，用于监测物理模型试样的温度场和应变场；
5、主应力作动器与真三轴试验装置底座形成加载腔，加载腔用于放置物理模型试样，主应力作动器对加载腔内的物理模型试样施加温度场和应力场；
6、温度控制系统连接于主应力作动器，用于控制主应力作动器的温度。
7、进一步地，光纤传感器连接于温度控制系统，当光纤传感器所监测的温度达到温度控制系统的预设温度时，温度控制系统停止加热并保持预设温度。
8、进一步地，主应力作动器包括：第一方向主应力作动器、第二方向主应力作动器和第三方向主应力作动器；
9、第一方向主应力作动器与真三轴试验装置底座相对应设置，两个第二方向主应力作动器相对应设置、两个第三方向主应力作动器相对应设置，形成加载腔，加载腔用于放置物理模型试样。
10、进一步地，高速摄像组件，高速摄像组件用于记录并监测三维物理模型试样的破坏信息。
11、进一步地，声发射监测系统，声发射监测系统用于记录并监测隧道物理模型试样的破裂信号。
12、进一步地，主应力作动器中开设声发射监测系统的安装孔，安装孔用于安装声发射探头。
13、进一步地，主应力作动器包括：加热压头和加热电线；
14、主应力作动器中内设置加热电线，加热电线与加载压头相连。
15、进一步地，真三轴试验装置底座具有加热功能，用于支撑物理模型试样并对试样施加温度场和应力场。
16、进一步地，第三方向主应力作动器开设记录孔，记录孔用于为高速摄像组件监测物理模型的破坏信息提供通道。
17、本申请第二方面提及了一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验方法，采用上述第一方面的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置进行试验，包括：
18、步骤一：进行物理模型试样的制备，并在物理模型试样中预埋光纤传感器，并且在模型中预制隧洞；
19、步骤二：将物理模型试样运送入加载腔内，主应力作动器对物理模型试样施加预紧力；
20、步骤三：将声发射监测系统的声发射探头涂抹耦合剂后依次安装在主应力作动器的安装孔中，将物理模型试样预埋的光纤传感器与声发射监测系统的相连；
21、步骤四：开启温度控制系统，对物理模型试样施加温度场，通过光纤传感器监测数据放映温度变化情况，在光纤传感器监测示数达到预设值的情况下，停止加热；
22、步骤五：开启声发射监测系统和高速摄像系统进行监测；
23、步骤六：按照预设应力路径设计对物理模型试样的边界应力进行静力加载；
24、步骤七：待物理模型试样被破坏后，控制温度控制系统停止加热，并对主应力作动器进行清零回退后，物理模型试样。
25、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
26、本申请提供的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，包括：
27、物理模型试样、主应力作动器、真三轴试验装置底座、温度控制系统、光纤传感器、声发射监测系统和高速摄像组件；其中，物理模型试样内部设置光纤传感器，用于监测物理模型试样的温度场和应变场；主应力作动器与真三轴试验装置底座形成加载腔，加载腔用于放置物理模型试样，主应力作动器对加载腔内的物理模型试样施加温度场和应力场；
28、温度控制系统连接于主应力作动器和真三轴试验装置底座，用于控制主应力作动器和真三轴试验装置底座的温度。在本技术方案中，光纤传感器连接于温度控制系统，光纤传感器可以实现变形和温度一体化监测。当光纤传感器所监测的温度达到温度控制系统的预设温度时，温度控制系统停止加热并保持预设温度。在本技术方案中，真三轴试验装置底座具有加热功能，同时用于施加温度场和应力场。
29、该物理模型试验装置通过设计具有加热功能的主应力作动器和底座，为隧道物理模型施加温度场和应力场，同时设置声发射、光纤传感器安装连接位置，实现对破裂信号、温度场和应力场的实时监测，相对于现有技术而言，其实现了温度场和三维应力场在大尺寸物理模型中的施加，使得模型试验条件更符合深埋高地温隧道的真实工程情况，同时实现了高速摄像和声发射监测系统对物理模型破坏过程的实时监测，提高了试验结果的准确性和真实性。
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1.一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，所述主应力作动器包括：加热压头和加热电线；
8.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
9.根据权利要求3所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
10.一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验方法，采用如权利要求1-9任一项所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验
...【技术特征摘要】
1.一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型试验装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种高地温隧道围岩三维力学物理模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘造保，林潮，王厚宇，杨强，李永平，孔德群，杨明远，吴克非，田四明，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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