CN108051307A - 渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法，所述系统包括：底座上固设有第一支柱，第一支柱上枢接第一、第二刚性梁，第二刚性梁上设有活动支座，活动支座与第一刚性梁接触，第一刚性梁一端固接有砝码台和振动器，振动器外接有调频器，通过调频器调整振动器产生不同幅值、不同频率的振动，进而对试件产生不同幅值、不同频率的轴向扰动；通过不同质量的砝码从不同高度自由落体实现不同强度的冲击扰动；通过增减砝码台上的砝码数量可以实现蠕变加卸载试验；还可对试件加载不同的围压和不同大小的渗透水压；实现不同轴压、不同围压、不同渗透水压、不同扰动特征的岩石蠕变实验测试，可以较好的研究复杂状况下岩石的蠕变特性。

Description

渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法

技术领域：

本发明涉及岩石单轴、三轴蠕变实验测试技术领域，具体涉及一种渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法。

背景技术：

我国千米级以上矿井越来越多，随着资源开采逐渐向深部发展，开采深度不断增加，深部围岩的赋存环境也越来越复杂，特别是深部岩体处于“三高一扰动”的力学环境下，巷道变形破坏更加严重。巷道变形主要是蠕变，深井道围岩应力状态接近于岩石强度极限，巷道开挖加卸载、深部冲击扰动是深部巷道围岩变形的重要组成部分；与此同时，随着矿山开采深度的增加，水压力不断增大，深部开采的水害问题日益严重，有些矿井因为底板水的威胁而不能开采。据不完全统计，目前全国600余座国有重点煤矿中受地下水害威胁的矿井达298处，占49.7％。岩石作为资源开采的直接作用载体，从已有静态研究视角所得出的岩石蠕变参数难以解决现有难题，研究其复杂赋存环境下的蠕变特性迫在眉睫。

岩石蠕变实验是研究岩石蠕变特性的主要手段，对于研究复杂状态下的岩石蠕变特性，在工业上，已有多种三轴蠕变实验台对岩石蠕变进行实验，从而满足实际工程中涉及到的岩石蠕变实验。然而对于深部岩体复杂环境下考虑多因素的岩石蠕变实验装置相对较少，本实验系统同时岩石考虑岩石加卸载、渗透水压力、轴向扰动力下的岩石蠕变实验系统，其中轴向扰动力充分考虑的扰动频率和扰动幅值；同时设备的加载方式以杠杆式加载，其结构简单、易于组装和拆卸，当在长期加载实验中，较电子液压式加载装置是避免由于电力故障导致实验失败。

因此，需要提出一种考虑渗透水压力和扰动力共同作用下的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法。

发明内容：

本发明的目的是提供一种渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法，旨在解决传统设备存在难以同时进行轴压加载、围压加载、渗透水压力加载及扰动加载的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，包括：底座，所述底座上固设有第一支柱，所述第一支柱上部枢接第一刚性梁，其中部枢接有第二刚性梁，所述第二刚性梁上端面滑动连接有活动支座，且所述活动支座与所述第一刚性梁的下端面接触，通过调节所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置得到不同的扩力比，所述第一刚性梁远离所述第一支柱的一端端部固接有砝码台和振动器，所述振动器外接有调频器，所述砝码台悬吊于所述第一刚性梁下部，且所述砝码台和所述振动器沿纵向分布在一条直线上，在所述第一支柱和第二支柱之间的底座上设置有缸体，所述缸体中部开设有第一通孔，所述第一通孔通过管道连接第一六通阀，所述第一六通阀外接压力表、气泵和稳压罐，所述缸体内部的底板上设置有垫板，试件纵向设置于所述垫板上方，所述试件的两个端部分别设置有上垫块和下垫块，所述下垫块嵌装在所述垫板上，传力柱一端与所述上垫块接触，其另一端穿过所述缸体与所述第二刚性梁的下端部相接触，所述传力体中开设有第二通孔，所述第二通孔通过管道连接第二六通阀，所述第二六通阀外接压力表、水泵和稳压罐，所述下垫块和垫板上开设有第三通孔，所述第三通孔通过管道连接流量仪，所述传力柱和所述上垫块相接触处套设有密封活塞，使所述缸体内部分隔为两部分空腔，所述传力柱上部安装有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器通过导线外接数据记录仪。

所述活动支架包括支架底座，所述支架底座上端面开设有V形槽，所述V形槽中坐设有连接件，所述连接件与所述所述第一刚性梁的下端部相接触。

所述底座上还设置有第二支柱，且所述第二支柱与所述第一支柱沿横向并排设置，所述第二支柱上部设置有支承装置，以承接在实验过程中因试件破裂而掉落的第一刚性梁。

所述支承装置为在所述第二支柱上部沿纵向开设的凹槽，所述凹槽槽底承接所述第一刚性梁。

所述支承装置为在所述第二支柱上部沿纵向开设的凹槽，所述凹槽的槽壁上开设第四通孔，所述第四通孔中插设有支承柱，所述支承柱承接所述第一刚性梁。

所述第二刚性梁为90°翻转的U形结构，且其开口端朝向所述第一支柱。

所述传力柱为T形结构，其包括横梁和竖梁，所述横梁的上端面与所述第二刚性梁的下端部相接触，所述竖梁的下端面与所述上垫块的上端面相接触，所述位移传感器和压力传感器安装于所述横梁上。

所述上垫块和下垫块均为凸形结构，所述上垫块的凸出部与所述传力体相接触，在所述垫板上端面设置有凹槽，所述下垫块的凸出部嵌装在所述凹槽中。

所述振动器通过螺钉固接于所述第一刚性梁上端面，且所述螺钉与所述第一刚性梁上端面之间还设置有弹簧垫片。

所述管道为不锈钢高压管。

所述第二通孔和第三通孔均为L形。

采用上述渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统进行测试的方法，具体步骤如下：

步骤1：确定活动支座及缸体的位置

根据实验方案所需轴压等级和第一刚性梁和第二刚性梁的自重计算所需扩力比，确定所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置及缸体在所述底座上的位置，对所述试件施加轴压；

步骤2：对测试系统进行组装

步骤2.1：将所述第一支柱固接在底座上，所述第一刚性梁和第二刚性梁固接在第一支柱上，将所述底座放置于底面平整处，以保持测试系统的稳定性，在所述底座和第二刚性梁之间安放一个千斤顶，以支撑所述第二刚性梁；

步骤2.2：对试件进行密封和安装

将所述试件的两个端部与所述上垫块和下垫块用电工胶布固定，用热缩管将试件完全包裹，然后用热风机将热缩管吹至紧贴于试件表面，将密封好的试件装入缸体中，从下至上将所述垫板、试件、密封活塞、传力柱依次进行安装，所述传力柱上部安装有位移传感器和压力传感器，将安装好的缸体放至步骤1中确定的位置处；

步骤2.3：将所述缸体中部的第一通孔通过管道连接第一六通阀，所述第一六通阀外接压力表、气泵和稳压罐，将所述下垫块和垫板上的第三通孔通过管道连接流量仪，共同作业对所述试件施加渗透水压；将所述传力柱上的第二通孔通过管道连接第二六通阀，所述第二六通阀外接压力表、水泵和稳压罐，对所述试件施加围压；

步骤2.4：将所述振动器和砝码台固定安装在所述第一刚性梁远离所述第一支柱的一端端部，且所述砝码台和所述振动器沿纵向分布在一条直线上；

步骤2.5：将所述位移传感器和压力传感器通过导线外接数据记录仪，将振动器与调频器相连；

步骤：3：开启所述气泵、水泵，确保测试系统密封完好，然后将步骤2中千斤顶移去，打开第二六通阀，将轴压和围压加到围压所需数值，关闭第二六通阀，继续加载轴压至所需数值，打开第一六通阀，并对其进行调控，将渗透水压达到所需数值；

步骤4：待轴向加载、围压加载及渗透水压加载稳定后，对测试系统施加轴向扰动，调整扰动力幅值和频率至指定数值，并通过数据记录仪读取相关实验数据；

步骤5：通过调试所述变频器，调整不同级别扰动的幅值和频率，重复步骤4，读取到多组实验数据。

所述步骤一中，是通过如下计算来确定所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置及缸体在所述底座上的位置：

假设第一刚性梁右端砝码重G，活动支座距第一支柱与第一刚性梁铰接处l₁，右端砝码距第一支柱与第一刚性梁铰接处距l₂，缸体传力柱距第一支柱与第二刚性梁铰接处l₃，第一刚性梁和第二刚性梁自重均布荷载为Q；

取第一刚性梁为研究对象，各力对第一支柱与第一刚性梁铰接处合力矩为零，即：可得所以活动支座所受力为：

取第二刚性梁为研究对象，各力对第一支柱与第二刚性梁铰接处合力矩为零，即可得所以缸体所受压力为：

且在试验时，为计算简便，取l₁＝l₃，即缸体位置和活动支座沿纵向分布在一条直线上。

所述步骤2中，在完成测试系统的组装后，对测试系统中的缸体、第一六通阀、第二六通阀、稳压罐及管道的密封性进行检查。

本发明渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法的有益效果：可以通过调频器调整振动器产生不同幅值、不同频率的振动，进而对试件产生不同幅值、不同频率的轴向扰动；通过不同质量的砝码从不同高度自由落体可实现不同强度的冲击扰动；通过增减砝码台上的砝码数量可以实现蠕变加卸载试验；通过调控第一六通阀可对试件加载不同的围压；通过调控第二六通阀可对试件施加不同大小的渗透水压；可以实现不同轴压、不同围压、不同渗透水压、不同扰动特征的岩石蠕变实验测试，可以较好的研究复杂状况下岩石的蠕变特性。

附图说明：

图1为本发明渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统的结构示意图；

图2为缸体的结构示意图；

图中：1-底座，2-第一支柱，3-第一刚性梁，4-第二刚性梁，5-活动支座，6-支架底座，7-V形槽，8-连接件，9-砝码台，10-振动器，11-调频器，12-螺钉，13-第二支柱，14-销钉，15-缸体，16-第一通孔，17-管道，18-第一六通阀，19-压力表，20-气泵，21-稳压罐，22-垫板，23-试件，24-上垫块，25-下垫块，26-传力柱，27-位移传感器，28-压力传感器，29-第二通孔，30-第二六通阀，31-水泵，32-第三通孔，33-流量仪，34-密封活塞，35-数据记录仪。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

根据图1所示，本发明提供的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，包括：底座1，所述底座1上焊接有第一支柱2，所述第一支柱2上部通过销钉14枢接有第一刚性梁3，其中部通过销钉14枢接有第二刚性梁4，所述第二刚性梁4为90°翻转的U形结构，且其开口端朝向所述第一支柱2，所述第二刚性梁4上端面滑动连接有活动支座5，且所述活动支座5与所述第一刚性梁3的下端面接触，在本实施例中，所述活动支架5包括支架底座6，所述支架底座6上端面开设有V形槽7，所述V形槽7中坐设有连接件8，所述连接件8与所述所述第一刚性梁3的下端部相接触，通过调节所述活动支座5在所述第二刚性梁4上的位置得到不同的扩力比，所述第一刚性梁3远离所述第一支柱2的一端端部固接有砝码台9和振动器10，所述振动器10外接有调频器11，所述砝码台9悬吊于所述第一刚性梁3下部，且所述砝码台9和所述振动器10沿纵向分布在一条直线上，所述振动器10通过螺钉12固接于所述第一刚性梁3上端面，且所述螺钉12与所述第一刚性梁3上端面之间还设置有弹簧垫片，在本实施例中，所述振动器10为YZU-30-6B振动电机，所述调频器11为SRMCO-VM05变频器，通过第一刚性梁3和第二刚性梁4的自重和添加砝码及不同扩力比实现不同等级轴压的施加。

进一步地，所述底座1上还设置有第二支柱13，且所述第二支柱13与所述第一支柱2沿横向并排设置，所述第二支柱13上部设置有支承装置，以承接在实验过程中因试件破裂而掉落的第一刚性梁3，所述支承装置为在所述第二支柱13上部沿纵向开设的凹槽，以所述凹槽槽底承接所述第一刚性梁3，或者所述支承装置为在所述第二支柱13上部沿纵向开设的凹槽，所述凹槽的槽壁上开设第四通孔，所述第四通孔中插设有支承柱，以所述支承柱承接所述第一刚性梁3。

在所述第一支柱和第二支柱之间的底座上设置有缸体15，在本发明的系统中，若不做好密封措施，会导致缸体内部气压难以保持所需围压数值，与此同时，为了保证试件在承受轴压、围压、轴向扰动同时不发生破损导致渗漏，所以试件的密封与否对实验结果起到关键作用，如图2所示，所述缸体15中部开设有第一通孔16，所述第一通孔16通过管道17连接第一六通阀18，所述第一六通阀18外接压力表19、气泵20和稳压罐21，实现渗透水压的加载，所述缸体15内部的底板上设置有垫板22，试件23纵向设置于所述垫板22上方，所述试件23的两个端部分别设置有上垫块24和下垫块25，所述下垫块25嵌装在所述垫板22上，传力柱26一端与所述上垫块24接触，其另一端穿过所述缸体15与所述第二刚性梁4的下端部相接触，所述传力柱26为T形结构，其包括横梁和竖梁，所述横梁的上端面与所述第二刚性梁4的下端部相接触，所述竖梁的下端面与所述上垫块24的上端面相接触，所述位移传感器27和压力传感器28安装于所述横梁上，且所述上垫块24和下垫块25均为不锈钢制成的凸形结构，所述上垫块24的凸出部与所述传力体26相接触，在所述垫板22上端面设置有凹槽，所述下垫块25的凸出部嵌装在所述凹槽中，并用胶圈密封，使水与试件23表面充分接触并保证渗流场的均匀性，所述传力体26中开设有第二通孔29，所述第二通孔29通过管道17连接第二六通阀30，所述第二六通阀30外接压力表19、水泵31和稳压罐21，实现围压的加载，所述下垫块25和垫板22上开设有第三通孔32，所述第三通孔32通过管道17连接流量仪33，在本实施例中，所述第二通孔29和第三通孔32均为L形，所述管道17均为不锈钢高压管，所述传力柱26和所述上垫块24相接触处套设有密封活塞34，使所述缸体15内部分隔为两部分空腔，所述上垫块24上端面也分布有多个凹槽，所述上垫块24的凸出部嵌装在所述密封活塞34中，所述位移传感器27和压力传感器28通过导线外接数据记录仪35，实现实验数据的采集，且在本实施例中，所使用的数据记录仪35为TOPRIE多路数据记录仪。

采用上述渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统进行测试的方法，具体步骤如下：

步骤1：确定活动支座及缸体的位置

根据实验方案所需轴压等级和第一刚性梁3和第二刚性梁4的自重计算所需扩力比，确定所述活动支座5在所述第二刚性梁4上的位置及缸体15在所述底座1上的位置，对所述试件23施加轴压；

步骤2：对测试系统进行组装

步骤2.1：将所述第一支柱2固接在底座1上，所述第一刚性梁3和第二刚性梁4固接在第一支柱2上，将所述底座1放置于底面平整处，以保持测试系统的稳定性，在所述底座1和第二刚性梁4之间安放一个千斤顶，以支撑所述第二刚性梁4；

步骤2.2：对试件进行密封和安装

将所述试件23的两个端部与所述上垫块24和下垫块25用电工胶布进行固定及密封，保证渗透水作用于试件23上下表面，用热缩管将试件23完全包裹，然后用热风机将热缩管吹至紧贴于试件23表面，以保证其密封性良好，将密封好的试件装入缸体15中，从下至上将所述垫板22、试件23、密封活塞34、传力柱26依次进行安装，所述传力柱26上部安装有位移传感器27和压力传感器28，将安装好的缸体15放至步骤1中确定的位置处；

步骤2.3：将所述缸体15中部的第一通孔16通过管道17连接第一六通阀18，所述第一六通阀18外接压力表19、气泵20和稳压罐21，将所述下垫块25和垫板22上的第三通孔32通过管道17连接流量仪33，共同作业对所述试件23施加渗透水压；将所述传力柱26上的第二通孔29通过管道17连接第二六通阀30，所述第二六通阀30外接压力表19、水泵31和稳压罐21，对所述试件23施加围压；

步骤2.4：将所述振动器10和砝码台9固定安装在所述第一刚性梁3远离所述第一支柱2的一端端部，且所述砝码台9和所述振动器10沿纵向分布在一条直线上；

步骤2.5：将所述位移传感器27和压力传感器28通过导线外接TOPRIE多路数据记录仪35，调试数据记录仪35至稳定，设置数据记录仪35所有通道采样时间为1秒钟一次性全部采集显示出来，将振动器10与调频器11相连；

步骤：3：开启所述气泵20、水泵31，确保测试系统密封完好，然后将步骤2中千斤顶移去，打开第二六通阀30，将轴压和围压加到围压所需数值，关闭第二六通阀30，继续加载轴压至所需数值，打开第一六通阀18，并对其进行调控，将渗透水压达到所需数值；

步骤4：待轴向加载、围压加载及渗透水压加载稳定后，对测试系统施加轴向扰动，本实施例中的实验方案是在轴压、围压及渗透水压一定的情况下，测试不同扰动幅值、不同扰动频率对岩石蠕变的影响调整扰动力幅值和频率至指定数值，施加扰动载荷5min，然后停止施加扰动，连续观测2h，之后又施加同一扰动载荷5min，继续观测2h，直至数据稳定，并通过数据记录仪读取相关实验数据；

步骤5：通过调试所述变频器11，调整不同级别扰动的幅值和频率，重复步骤4，读取到多组实验数据。

所述步骤一中，是通过如下计算来确定所述活动支座在所述第二刚性梁4上的位置及缸体15在所述底座1上的位置：

假设第一刚性梁3右端砝码重G，活动支座5距第一支柱2与第一刚性梁3铰接处l₁，右端砝码距2第一支柱与第一刚性梁3铰接处距l₂，缸体传力柱26距第一支柱2与第二刚性梁4铰接处l₃，第一刚性梁3和第二刚性梁4自重均布荷载为Q；

取第一刚性梁3为研究对象，各力对第一支柱2与第一刚性梁3铰接处合力矩为零，即：可得所以活动支座5所受力为：

取第二刚性梁4为研究对象，各力对第一支柱2与第二刚性梁4铰接处合力矩为零，即可得所以缸体15所受压力为：

且在试验时，为计算简便，取l₁＝l₃，即缸体15位置和活动支座5沿纵向分布在一条直线上。

所述步骤2中，在完成测试系统的组装后，对测试系统中的缸体15、第一六通阀18、第二六通阀30、稳压罐21及管道17的密封性进行检查。

本发明渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法的原理如下：

轴压加载：是采用不等臂杠杆原理实现扩力加载，所选杠杆为本系统中第一刚性梁3和第二刚性梁4，可忽略由第一刚性梁3和第二刚性梁4的梁弯曲变形所储存的弹性能，在第一刚性梁3和第二刚性梁4之间有可移动支座5，通过调整活动支座5的位置可以得到不同的扩力比，进而通过第一刚性梁3和第二刚性梁4的自重和添加砝码及不同扩力比实现不同等级轴压的施加；

围压加载：是采用气泵20对试件23施加压力，并通过关闭第二六通阀30保持围压，与第二六通阀30连接的压力表19可观察气压数值大小进而调整气压到所需数值，当在实验过程中出现因试件23变形而导致的气压不稳，与第二六通阀30连接的稳压罐21中的气体进行调控以达到所需数值；

并且在此处需注意的是：加载围压之前需先将轴压、围压同时加载到围压所需数值，关闭第二六通阀30后继续进行轴压加载，防止在加载过程中因某项压力过大而使试件23产生损伤破坏，减少实验数据的误差；

渗透水压加载：其加载原理和围压加载原理略有不同，围压加载到所需数值后需关闭第二六通阀30的阀门，通过稳压罐21保证试件所受围压恒定，而渗透水压则是将水压力直接通过高压管作用于试件23上部，试件23底部连接高压管，水压泵一直保持开启状态，通过第一六通阀18和与第一六通阀18连接的稳压罐21保证渗透水压保持恒定，且渗透水经由下垫块25和垫板22上开设的L形的第三通孔32和与其连接的不锈钢高压管流入流量仪33；

轴向扰动加载：通过启动固定在第一刚性梁3右上端的YZU-30-6B振动电机，使之产生一定频率、幅值的纵向扰动，继而经过第一刚性梁3、第二刚性梁4、传力柱26传力至试件23；

并且需注意的是：所述YZU-30-6B振动电机与第一刚性梁3用螺钉14固定，所述螺钉14与所述第一刚性梁3上端面之间还设置有弹簧垫片，是为了保证在长时间工作中YZU-30-6B振动电机与第一刚性梁3之间紧密接触，防止因松动导致扰动力误差增加。除此之外，还经过SRMCO-VM05变频器对振动器10进行调控作用，可使振动电机产生不同频率、幅值的扰动波；

数据监测：在第二刚性梁4和传力柱26之间放置压力传感器27和位移传感器28，并将压力传感器27和位移传感器28与TOPRIE多路数据记录仪33连接，可以实时记录多通道的应力、位移数据，记录仪33所有通道记录间隔时间可任意设定，同时可同步记录日期、时间与温度数据，仪器自身带有内存，具有自动储存记录功能，可以直接查看历史数据；岩石渗流中流入、流出量可用量筒直接测量，进而计算出最终渗流量。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (10)

1.渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：包括：底座，所述底座上固设有第一支柱，所述第一支柱上部枢接第一刚性梁，其中部枢接有第二刚性梁，所述第二刚性梁上端面滑动连接有活动支座，且所述活动支座与所述第一刚性梁的下端面接触，通过调节所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置得到不同的扩力比，所述第一刚性梁远离所述第一支柱的一端端部固接有砝码台和振动器，所述振动器外接有调频器，所述砝码台悬吊于所述第一刚性梁下部，且所述砝码台和所述振动器沿纵向分布在一条直线上，在所述第一支柱和第二支柱之间的底座上设置有缸体，所述缸体中部开设有第一通孔，所述第一通孔通过管道连接第一六通阀，所述第一六通阀外接压力表、气泵和稳压罐，所述缸体内部的底板上设置有垫板，试件纵向设置于所述垫板上方，所述试件的两个端部分别设置有上垫块和下垫块，所述下垫块嵌装在所述垫板上，传力柱一端与所述上垫块接触，其另一端穿过所述缸体与所述第二刚性梁的下端部相接触，所述传力体中开设有第二通孔，所述第二通孔通过管道连接第二六通阀，所述第二六通阀外接压力表、水泵和稳压罐，所述下垫块和垫板上开设有第三通孔，所述第三通孔通过管道连接流量仪，所述传力柱和所述上垫块相接触处套设有密封活塞，使所述缸体内部分隔为两部分空腔，所述传力柱上部安装有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器通过导线外接数据记录仪。

2.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述活动支架包括支架底座，所述支架底座上端面开设有V形槽，所述V形槽中坐设有连接件，所述连接件与所述所述第一刚性梁的下端部相接触。

3.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述底座上还设置有第二支柱，且所述第二支柱与所述第一支柱沿横向并排设置，所述第二支柱上部设置有支承装置，以承接在实验过程中因试件破裂而掉落的第一刚性梁，所述支承装置为在所述第二支柱上部沿纵向开设的凹槽，以所述凹槽槽底承接所述第一刚性梁；或者，所述支承装置为在所述第二支柱上部沿纵向开设的凹槽，所述凹槽的槽壁上开设第四通孔，所述第四通孔中插设有支承柱，以所述支承柱承接所述第一刚性梁。

4.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述第二刚性梁为90°翻转的U形结构，且其开口端朝向所述第一支柱。

5.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述传力柱为T形结构，其包括横梁和竖梁，所述横梁的上端面与所述第二刚性梁的下端部相接触，所述竖梁的下端面与所述上垫块的上端面相接触，所述位移传感器和压力传感器安装于所述横梁上。

6.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述上垫块和下垫块均为凸形结构，所述上垫块的凸出部与所述传力体相接触，在所述垫板上端面设置有凹槽，所述下垫块的凸出部嵌装在所述凹槽中。

7.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述振动器通过螺钉固接于所述第一刚性梁上端面，且所述螺钉与所述第一刚性梁上端面之间还设置有弹簧垫片。

8.根据权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，其特征在于：所述管道为不锈钢高压管，且所述第二通孔和第三通孔均为L形。

9.采用权利要求1所述的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统进行测试的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：确定活动支座及缸体的位置

根据实验方案所需轴压等级和第一刚性梁和第二刚性梁的自重计算所需扩力比，确定所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置及缸体在所述底座上的位置，对所述试件施加轴压；

步骤2：对测试系统进行组装

步骤2.1：将所述第一支柱固接在底座上，所述第一刚性梁和第二刚性梁固接在第一支柱上，将所述底座放置于底面平整处，以保持测试系统的稳定性，在所述底座和第二刚性梁之间安放一个千斤顶，以支撑所述第二刚性梁；

步骤2.2：对试件进行密封和安装

将所述试件的两个端部与所述上垫块和下垫块用电工胶布固定，用热缩管将试件完全包裹，然后用热风机将热缩管吹至紧贴于试件表面，将密封好的试件装入缸体中，从下至上将所述垫板、试件、密封活塞、传力柱依次进行安装，所述传力柱上部安装有位移传感器和压力传感器，将安装好的缸体放至步骤1中确定的位置处；

步骤2.3：将所述缸体中部的第一通孔通过管道连接第一六通阀，所述第一六通阀外接压力表、气泵和稳压罐，将所述下垫块和垫板上的第三通孔通过管道连接流量仪，共同作业对所述试件施加渗透水压；将所述传力柱上的第二通孔通过管道连接第二六通阀，所述第二六通阀外接压力表、水泵和稳压罐，对所述试件施加围压；

步骤2.4：将所述振动器和砝码台固定安装在所述第一刚性梁远离所述第一支柱的一端端部，且所述砝码台和所述振动器沿纵向分布在一条直线上；

步骤2.5：将所述位移传感器和压力传感器通过导线外接数据记录仪，将振动器与调频器相连；

步骤：3：开启所述气泵、水泵，确保测试系统密封完好，然后将步骤2中千斤顶移去，打开第二六通阀，将轴压和围压加到围压所需数值，关闭第二六通阀，继续加载轴压至所需数值，打开第一六通阀，并对其进行调控，将渗透水压达到所需数值；

步骤4：待轴向加载、围压加载及渗透水压加载稳定后，对测试系统施加轴向扰动，调整扰动力幅值和频率至指定数值，并通过数据记录仪读取相关实验数据；

步骤5：通过调试所述变频器，调整不同级别扰动的幅值和频率，重复步骤4，读取到多组实验数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤一中，是通过如下计算来确定所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置及缸体在所述底座上的位置：

假设第一刚性梁右端砝码重G，活动支座距第一支柱与第一刚性梁铰接处l₁，右端砝码距第一支柱与第一刚性梁铰接处距l₂，缸体传力柱距第一支柱与第二刚性梁铰接处l₃，第一刚性梁和第二刚性梁自重均布荷载为Q；

取第一刚性梁为研究对象，各力对第一支柱与第一刚性梁铰接处合力矩为零，即：可得所以活动支座所受力为：

取第二刚性梁为研究对象，各力对第一支柱与第二刚性梁铰接处合力矩为零，即可得所以缸体所受压力为：

且在试验时，为计算简便，取l₁＝l₃，即缸体位置和活动支座沿纵向分布在一条直线上。