CN109307644A - 一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩石力学性能检测技术领域，特别是一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置，包括拍摄机构、压迫机构以及第一泵机，所述第一泵机与岩石试件相配合，向所述岩石试件内注入渗透水，所述压迫机构具有压迫部，所述压迫部与所述岩石试件之间为压迫配合。采用本发明的有益效果为：结构简单、紧凑，组装容易，成本较低；同时，测得的试验数据精确、可靠；另外，采用可视化方式并结合图像分析方法，能更准确地测量岩石试件的变形，解决了采用引伸计观测岩石在渗透条件下的变形时，观测区域有限，无法对岩石不同部位的变形进行观测的问题。

Description

一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置

技术领域

本发明涉及岩石力学性能检测技术领域，特别是一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置。

背景技术

隧道、井下巷道、水电站大坝等大型土木工程在实施前需要对工程所在地的岩石的力学性质进行研究。由于大多数的岩石均处于地下水影响的环境中，因此在研究岩石力学性质的过程中，通常需要对岩石在渗流条件下的变形进行观测。

目前，对岩石在渗透条件下的变形观测的方式为采用引伸计观测。引伸计由传感器、放大器和记录器三部分组成。采用引伸计测量时，传感器直接和被测岩石试件相接触，岩石试件上被测的两点之间的距离为标距，标距的变化为线变形，当岩石试件发生变形时，传感器随着变形，并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放大，记录器将放大后的信号直接显示或自动记录下来，从而实现对岩石在渗透条件下的变形进行观测。

然而，采用引伸计观测岩石在渗透条件下的变形时，观测区域有限，无法对岩石不同部位的变形进行观测。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术中存在的采用引伸计观测岩石在渗透条件下的变形时，观测区域有限，无法对岩石不同部位的变形进行观测的问题，提供一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置，包括拍摄机构、压迫机构以及第一泵机，所述第一泵机与岩石试件相配合，向所述岩石试件内注入渗透水，所述压迫机构具有压迫部，所述压迫部与所述岩石试件之间为压迫配合。

上述方案中的摄像机构可选用市面上常见的照相机、摄像机等，压迫机构也可选用市面上常见的液压装置，如液压杆或液压油缸等。使用上述方案所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时，首先将第一泵机与岩石试件相连通，然后开启第一泵机，当第一泵机对岩石试件内注入渗透水时，渗透水逐渐渗入岩石试件的内部。当岩石试件内的渗透水含量满足试验要求后，操作压迫机构，使压迫机构的压迫部对岩石试件进行压迫，并压缩岩石试件，随之使用拍摄机构对岩石试件进行拍照和/或摄像。在试验过程中，拍摄机构对岩石试件拍摄图片和/或拍摄视频，通过计算机对图片进行采集、分析、处理，以及对图片的像素进行解析，即可分析计算试件的径向变形；同时计算机对试验过程拍摄到的视频进行导入和控制，以时间为单位，对视频进行编辑、分析、处理，形成全自动的过程，从而进一步地分析岩石试件的变形。

采用本发明所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时，可以直观观察岩石试件的变形特征。在试验的过程中，通过合理选择拍摄机构的数量，能够实现对岩石试件的全场变形进行全方位的观测。解决了现有技术中存在的采用引伸计观测岩石在渗透条件下的变形时，观测区域有限，无法对岩石不同部位的变形进行观测的问题。

本发明结构简单、紧凑，组装容易，成本较低；同时，测得的试验数据精确、可靠；另外，采用可视化方式并结合图像分析方法，能更准确地测量岩石试件的变形。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括可封闭的压力室和第二泵机，所述压力室由透明材料制成，用于容纳所述岩石试件，所述第二泵机与所述压力室相连通。

上述优选方案中，设置有压力室和第二泵机，第二泵机与压力室相连通，使用上述方案所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时，岩石试件放置于压力室内，并封闭压力室；第二泵机向压力室内泵入具有一定压力的透明液体，以提供围压，模拟岩石、煤岩的真实状态，使试验环境更加接近岩石所处的真实环境，从而试验测得的岩石试件的力学性质与自然界中的岩石的力学性质更加接近。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括DIC系统，所述岩石试件的表面涂覆有散斑场层。

在试验过程中，试验人员发现，通过计算机分析拍摄机构拍摄的图片和视频的方式，仅能够观察岩石试样变形破坏的过程，而无法对岩石试件的变形进行定量地分析，从而在研究岩石的力学性质时精度不高。

上述优选方案中，设置有DIC系统，岩石试件的表面上涂覆有散斑场层，在试验的过程中，随着压迫部压迫岩石试件，岩石试件逐渐发生变形，此时岩石试件表面的散斑发生移动，通过DIC系统对岩石试件表面的观测，并对比变形前后岩石试件表面散斑场的变化，能够得到岩石试件具体的变形数据，从而能够精确地获知岩石力学性质。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括热缩材料层，所述热缩材料层为透明状，所述热缩材料层包覆在所述散斑场层的外表面。

在试验的过程中，试验人员发现，液体与岩石试件相接触后会使岩石试件的力学性质发生变化，使得测得的岩石试件的力学性质存在较大的误差。

上述优选方案中，通过在散斑场层的外表面包覆透明的热缩材料层，避免了液体与岩石试件相接触，从而测得的岩石试件的力学性质较为准确。

优选地，所述压力室呈圆管状，所述岩石试件呈圆柱状。

在试验的过程中，试验人员发现，当拍摄机构拍摄到的压力室的内外壁和岩石试件的外壁存在棱角时，容易对观测岩石试件的变形造成影响，从而影响测定的岩石试件的力学性质的准确度。

上述优选方案中，通过将压力室设置呈圆管状，并将岩石试件设置呈圆柱状，试验时，将岩石试件插入压力室内，并将压力室的两端封闭。拍摄机构透过压力室的内外侧壁对岩石试件的变形进行拍摄，此时压力室的内外侧壁和岩石试件的外壁均不存在棱角，避免了压力室的内外侧壁和岩石试件的外壁存在棱角而影响观测岩石试件的变形，确保了测得的岩石试件的力学性质的准确度。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括上盖板和下盖板，所述上盖板和所述下盖板分别与所述压力室的两端端部相配合，封闭或开启所述压力室。

上述优选方案中，设置有上盖板和下盖板，通过使上盖板和下盖板盖住压力室的两端，即可实现对压力室进行封闭，十分方便。

优选地，所述上盖板与所述下盖板之间为螺栓连接。

上述优选方案中，上盖板与下盖板之间为螺栓连接，在试验过程中，将装有岩石试件的压力室放置在上盖板和下盖板之间后，拧紧上盖板与下盖板之间的连接螺栓，使上盖板与下盖板对压力室进行夹紧，实现对压力室的封闭，密封效果较好。同时，此时上盖板、下盖板和压力室三者连成一个整体，从而便于对装有岩石试件的压力室进行转移。

优选地，所述上盖板上设置有第一通孔，所述第一通孔的位置与所述压力室的位置相对应，所述压迫部包括滑动杆，所述滑动杆的侧壁与所述第一通孔的内壁之间为滑动配合。

上述优选方案中设置有滑动杆，上盖板上设置有第一通孔，滑动杆的侧壁与第一通孔的内壁之间为滑动配合。试验时，将滑动杆向压力室内推动，即可实现对岩石试件的压迫，操作较为方便。通过使滑动杆的侧壁与第一通孔的内壁之间为滑动配合，使得在向压力室内泵入透明液体后，压力室内的液体不会流向压力室的外部。

优选地，所述滑动杆上设置有第一通道，所述第一通道的一端为第一连通端，另一端为第一连接端，所述第一连通端与所述岩石试件相连通，所述第一连接端与所述第一泵机相连通。

优选地，所述滑动杆与所述岩石试件相对应的一端为压迫端，另一端为操作端，所述操作端的端部上可拆卸的设置有上垫块，所述上垫块的表面与所述操作端的端部相贴合。

在试验过程中，当需要对岩石试件进行压迫时，通常将装有岩石试验的压力室放置在液压设备下，通过使液压设备对滑动杆的操作端施加压力，实现对岩石试件的压迫。在长期试验的过程中，试验人员发现，操作端的端部容易出现被压坏的现象，当操作端发生损坏后，为了确保滑动杆的操作端能够受压均匀，通常需要对滑动杆进行更换。

上述优选方案中，通过在滑动杆的操作端端部上安装上垫块，一方面避免了操作端直接与液压设备相接触而发生损坏，另一方面由于操作端的端部与上垫块的表面相贴合，使得操作端的端部受力更加均匀。当上垫块发生损坏后，只需更换上垫块即可，无需更换整根滑动杆，避免了材料浪费，节约了试验成本。

优选地，所述上垫块上设置有第二通道，所述第二通道的一端为进水端，另一端为出水端，所述第二通道与所述第一通道相配合，使渗透水经所述进水端流入所述第二通道后，再经所述出水端流入所述第一通道，所述进水端的端部位于所述上垫块的侧壁上。

上述优选方案中，上垫块上设置有第二通道，试验开始前，将第二通道的进水端与第一泵机的出水管道相连通，使第一泵机开启时，水流经进水端流入第二通道，再经所述出水端流入所述第一通道，最后渗入到岩石试件内部。通过将进水端的端部设置在上垫块的侧壁上，避免了液压设备压迫上端块时对第一泵机的出水管造成压迫，从而压坏出水管。

优选地，所述岩石试件与所述滑动杆相对应的一端为受压端，另一端为固定端，所述受压端的端部上设置有蜂窝板，所述蜂窝板呈多孔状，所述蜂窝板的板面与所述受压端的端部相贴合。

在现实生活中，地下水含量较为丰富，处于地下水中的岩石其内部渗透水的含量较为均匀。为了使试验环境能够更加准确地接近于岩石所处的实际环境，因此在进行试验时，通常需要确保岩石试件内部不同区域的渗透水含量较为均匀。

上述优选方案中，通过在受压端的端部上设置蜂窝板，并使蜂窝板的板面与受压端的端部相贴合，在试验的过程中，第一泵机向岩石试件注水时，由第一通道输送的水流经蜂窝板后分别沿蜂窝板上设置的孔道均匀地流向受压端的端部，从而确保了岩石试件内部不同区域的渗透水含量较为均匀。

同时，由于设置了蜂窝板，从而当液压设备推动滑动杆朝压力室内侧滑动时，滑动杆通过蜂窝板对岩石试件的受压端施加作用力，确保了岩石试件的受压更加均匀，从而能够更好地模拟岩石、煤岩等在真实状态下的受力，进而使得试验结果更加贴合实际。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括下垫块，所述下垫块设置在所述固定端上，并与所述固定端的端部相贴合。

上述优选方案中，通过设置下垫块，并使下端块与固定端的端部相贴合，当滑动杆朝压力室内侧滑动时，滑动杆通过上垫块对岩石试件的受压端施加作用力，下盖板通过下垫块对岩石试件的固定端施加反作用力，使得岩石试件的受压更加均匀，从而能够更好地模拟岩石、煤岩等在真实状态下的受力，进而使得试验结果更加贴合实际。

优选地，所述第一通孔的侧壁与所述滑动杆的外壁之间设置有第一密封圈，所述第一密封圈用于对所述第一通孔与所述滑动杆之间的间隙进行密封。

上述优选方案中，通过在第一通孔的侧壁与滑动杆的外壁之间设置第一密封圈，提高了压力室的密封性，进一步确保了在向压力室内泵入透明液体后，压力室内的液体不会流向压力室的外部。

优选地，所述上盖板上设置有可封闭的第三通道，所述下盖板上设置有可封闭的第四通道，所述第三通道的一端与所述第二泵机相连通，另一端与所述压力室的内部相连通，所述第四通道的一端与所述压力室的内部相连通，另一端与所述下盖板的外部相连通。

上述优选方案中，上盖板上设置有第三通道，下盖板上设置有第四通道。试验时，将第四通道封闭，将第二泵机与第三通道相连通，开启第二泵机，第二泵机输送的透明液体从第三通道进入压力室内，对岩石试件产生围压。当试验完成后，关闭第二泵机，此时使第四通道为连通状态，即可实现对压力室内的透明液体进行排除，从而对岩石试件施加围压时，操作十分方便。另外，通过在上盖板上设置第三通道，能够较为方便地实现对所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置的组装和拆解。

优选地，所述下垫块上设置有第二通孔，所述下盖板上设置有第五通道，所述第二通孔与所述第五通道相配合，使渗透过所述岩石试件的渗透水经所述第二通孔流入所述第五通道，再经所述第五通道流至所述下盖板的外部。

优选地，所述上盖板和/或所述下盖板与所述压力室之间设置有第二密封圈，所述第二密封圈用于对所述上盖板和/或所述下盖板与所述压力室之间的间隙进行密封。

优选地，所述下垫块的底部设置有螺杆，所述螺杆为中空状，所述下盖板上设置有螺孔，所述螺杆与所述螺孔相匹配，使所述螺杆拧入所述螺孔时，所述岩石试件与所述滑动杆相对准。

上述优选方案中，通过设置螺杆，并在下盖板上设置螺孔，在将岩石试件装入压力室时，只需将螺杆拧入螺孔即可使岩石试件与滑动杆相对准，起到了定位作用，使得在安装岩石试件时，操作更加方便，同时确保了在压迫岩石试件时，岩石试件受力的均匀性。另外，由于螺杆拧入螺孔时后，岩石试件与下盖板之间保持相对固定，使得当需要将压力室进行移动时，岩石试件在压力室内的位置不会发生改变，从而在对压力室进行移动后，无需重新对岩石试件进行位置的调整，进而试验操作十分方便。

优选地，所述下盖板上设置有凹槽，所述螺孔设置在所述凹槽的底部。

优选地，所述第一泵机输送的渗透水压力为第一压力，所述第二泵机输送的透明液体的压力为第二压力，所述第二压力大于所述第一压力。

在试验过程中，试验人员发现，当第一压力大于第二压力时，包覆在散斑场层外表面的热缩材料层会从散斑场层的外表面脱离，使得热缩材料层与散斑场层之间产生间隙，此时第一泵机输送的渗透水沿该间隙流动，致使渗透水无法渗透至岩石试件内，从而造成较大的试验误差。

上述优选方案中，通过使第二压力大于第一压力，从而确保了在进行试验时，热缩材料层会紧贴在散斑场层的外表面，避免了渗透水沿热缩材料层与散斑场层之间的间隙流动而造成试验误差。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：结构简单、紧凑，组装容易，成本较低；同时，测得的试验数据精确、可靠；另外，采用可视化方式并结合图像分析方法，能更准确地测量岩石试件的变形，解决了采用引伸计观测岩石在渗透条件下的变形时，观测区域有限，无法对岩石不同部位的变形进行观测的问题。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明所述的压力室的剖视图；

图3是本发明所述的上盖板的剖视图；

图4是本发明所述的下盖板的剖视图；

图5是图1中A处的局部放大图；

图6是本发明所述的下垫块的剖视图；

图7是本发明所述的蜂窝板的剖视图；

图8是本发明所述的滑动杆的示意图；

图9是本发明所述的上垫块的示意图，

图中标记：1-拍摄机构，2-第一泵机，3-岩石试件，4-渗透水，5-压力室，6-DIC系统，7-散斑场层，8-热缩材料层，9-上盖板,10-下盖板,11-滑动杆,12-上垫块,13-蜂窝板,14-下垫块,15-第一密封圈,16-第二密封圈,17-螺杆,18-第二泵机，91-第一通孔，92-第三通道，102-第五通道，103-螺孔，104-凹槽，111-第一通道，121-第二通道，141-第二通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置，包括拍摄机构1、压迫机构以及第一泵机2，所述第一泵机2与岩石试件3相配合，向所述岩石试件3内注入渗透水4，所述压迫机构具有压迫部，所述压迫部与所述岩石试件3之间为压迫配合。

上述方案中的摄像机构可选用市面上常见的照相机、摄像机等，压迫机构也可选用市面上常见的液压装置，如液压杆或液压油缸等。使用上述方案所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时，首先将第一泵机2与岩石试件3相连通，然后开启第一泵机2，当第一泵机2对岩石试件3内注入渗透水4时，渗透水4逐渐渗入岩石试件3的内部。当岩石试件3内的渗透水4含量满足试验要求后，操作压迫机构，使压迫机构的压迫部对岩石试件3进行压迫，并压缩岩石试件3，随之使用拍摄机构1对岩石试件3进行拍照和/或摄像。在试验过程中，拍摄机构1对岩石试件3拍摄图片和/或拍摄视频，通过计算机对图片进行采集、分析、处理，以及对图片的像素进行解析，即可分析计算试件的径向变形；同时计算机对试验过程拍摄到的视频进行导入和控制，以时间为单位，对视频进行编辑、分析、处理，形成全自动的过程，从而进一步地分析岩石试件3的变形。

采用本发明所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时，可以直观观察岩石试件3的变形特征。在试验的过程中，通过合理选择拍摄机构1的数量，能够实现对岩石试件3的全场变形进行全方位的观测。解决了现有技术中存在的采用引伸计观测岩石在渗透条件下的变形时，观测区域有限，无法对岩石不同部位的变形进行观测的问题。

本发明结构简单、紧凑，组装容易，成本较低；同时，测得的试验数据精确、可靠；另外，采用可视化方式并结合图像分析方法，能更准确地测量岩石试件3的变形。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括可封闭的压力室5和第二泵机18，所述压力室5由透明材料制成，用于容纳所述岩石试件3，所述第二泵机18与所述压力室5相连通。

上述优选方案中，设置有压力室5和第二泵机18，第二泵机18与压力室5相连通，使用上述方案所述的三轴压缩条件下观测岩石全场变形的装置进行观测试验时，岩石试件3放置于压力室5内，并封闭压力室5；第二泵机18向压力室5内泵入具有一定压力的透明液体，以提供围压，模拟岩石、煤岩的真实状态，使试验环境更加接近岩石所处的真实环境，从而试验测得的岩石试件3的力学性质与自然界中的岩石的力学性质更加接近。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括DIC系统6，所述岩石试件3的表面涂覆有散斑场层7。

在试验过程中，试验人员发现，通过计算机分析拍摄机构1拍摄的图片和视频的方式，仅能够观察岩石试样变形破坏的过程，而无法对岩石试件3的变形进行定量地分析，从而在研究岩石的力学性质时精度不高。

上述优选方案中，设置有DIC系统6，岩石试件3的表面上涂覆有散斑场层7，在试验的过程中，随着压迫部压迫岩石试件3，岩石试件3逐渐发生变形，此时岩石试件3表面的散斑发生移动，通过DIC系统6对岩石试件3表面的观测，并对比变形前后岩石试件3表面散斑场的变化，能够得到岩石试件3具体的变形数据，从而能够精确地获知岩石力学性质。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括热缩材料层8，所述热缩材料层8为透明状，所述热缩材料层8包覆在所述散斑场层7的外表面。

在试验的过程中，试验人员发现，液体与岩石试件3相接触后会使岩石试件3的力学性质发生变化，使得测得的岩石试件3的力学性质存在较大的误差。

上述优选方案中，通过在散斑场层7的外表面包覆透明的热缩材料层8，避免了液体与岩石试件3相接触，从而测得的岩石试件3的力学性质较为准确。

优选地，所述压力室5呈圆管状，所述岩石试件3呈圆柱状。

在试验的过程中，试验人员发现，当拍摄机构1拍摄到的压力室5的内外壁和岩石试件3的外壁存在棱角时，容易对观测岩石试件3的变形造成影响，从而影响测定的岩石试件3的力学性质的准确度。

上述优选方案中，通过将压力室5设置呈圆管状，并将岩石试件3设置呈圆柱状，试验时，将岩石试件3插入压力室5内，并将压力室5的两端封闭。拍摄机构1透过压力室5的内外侧壁对岩石试件3的变形进行拍摄，此时压力室5的内外侧壁和岩石试件3的外壁均不存在棱角，避免了压力室5的内外侧壁和岩石试件3的外壁存在棱角而影响观测岩石试件3的变形，确保了测得的岩石试件3的力学性质的准确度。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括上盖板9和下盖板10，所述上盖板9和所述下盖板10分别与所述压力室5的两端端部相配合，封闭或开启所述压力室5。

上述优选方案中，设置有上盖板9和下盖板10，通过使上盖板9和下盖板10盖住压力室5的两端，即可实现对压力室5进行封闭，十分方便。

优选地，所述上盖板9与所述下盖板10之间为螺栓连接。

上述优选方案中，上盖板9与下盖板10之间为螺栓连接，在试验过程中，将装有岩石试件3的压力室5放置在上盖板9和下盖板10之间后，拧紧上盖板9与下盖板10之间的连接螺栓，使上盖板9与下盖板10对压力室5进行夹紧，实现对压力室5的封闭，密封效果较好。同时，此时上盖板9、下盖板10和压力室5三者连成一个整体，从而便于对装有岩石试件3的压力室5进行转移。

优选地，所述上盖板9上设置有第一通孔91，所述第一通孔91的位置与所述压力室5的位置相对应，所述压迫部包括滑动杆11，所述滑动杆11的侧壁与所述第一通孔91的内壁之间为滑动配合。

上述优选方案中设置有滑动杆11，上盖板9上设置有第一通孔91，滑动杆11的侧壁与第一通孔91的内壁之间为滑动配合。试验时，将滑动杆11向压力室5内推动，即可实现对岩石试件3的压迫，操作较为方便。通过使滑动杆11的侧壁与第一通孔91的内壁之间为滑动配合，使得在向压力室5内泵入透明液体后，压力室5内的液体不会流向压力室5的外部。

优选地，所述滑动杆11上设置有第一通道111，所述第一通道111的一端为第一连通端，另一端为第一连接端，所述第一连通端与所述岩石试件3相连通，所述第一连接端与所述第一泵机2相连通。

优选地，所述滑动杆11与所述岩石试件3相对应的一端为压迫端，另一端为操作端，所述操作端的端部上可拆卸的设置有上垫块12，所述上垫块12的表面与所述操作端的端部相贴合。

在试验过程中，当需要对岩石试件3进行压迫时，通常将装有岩石试验的压力室5放置在液压设备下，通过使液压设备对滑动杆11的操作端施加压力，实现对岩石试件3的压迫。在长期试验的过程中，试验人员发现，操作端的端部容易出现被压坏的现象，当操作端发生损坏后，为了确保滑动杆11的操作端能够受压均匀，通常需要对滑动杆11进行更换。

上述优选方案中，通过在滑动杆11的操作端端部上安装上垫块12，一方面避免了操作端直接与液压设备相接触而发生损坏，另一方面由于操作端的端部与上垫块12的表面相贴合，使得操作端的端部受力更加均匀。当上垫块12发生损坏后，只需更换上垫块12即可，无需更换整根滑动杆11，避免了材料浪费，节约了试验成本。

优选地，所述上垫块12上设置有第二通道121，所述第二通道121的一端为进水端，另一端为出水端，所述第二通道121与所述第一通道111相配合，使渗透水4经所述进水端流入所述第二通道121后，再经所述出水端流入所述第一通道111，所述进水端的端部位于所述上垫块12的侧壁上。

上述优选方案中，上垫块12上设置有第二通道121，试验开始前，将第二通道121的进水端与第一泵机2的出水管道相连通，使第一泵机2开启时，水流经进水端流入第二通道121，再经所述出水端流入所述第一通道111，最后渗入到岩石试件3内部。通过将进水端的端部设置在上垫块12的侧壁上，避免了液压设备压迫上端块时对第一泵机2的出水管造成压迫，从而压坏出水管。

优选地，所述岩石试件3与所述滑动杆11相对应的一端为受压端，另一端为固定端，所述受压端的端部上设置有蜂窝板13，所述蜂窝板13呈多孔状，所述蜂窝板13的板面与所述受压端的端部相贴合。

在现实生活中，地下水含量较为丰富，处于地下水中的岩石其内部渗透水4的含量较为均匀。为了使试验环境能够更加准确地接近于岩石所处的实际环境，因此在进行试验时，通常需要确保岩石试件3内部不同区域的渗透水4含量较为均匀。

上述优选方案中，通过在受压端的端部上设置蜂窝板13，并使蜂窝板13的板面与受压端的端部相贴合，在试验的过程中，第一泵机2向岩石试件3注水时，由第一通道111输送的水流经蜂窝板13后分别沿蜂窝板13上设置的孔道均匀地流向受压端的端部，从而确保了岩石试件3内部不同区域的渗透水4含量较为均匀。

同时，由于设置了蜂窝板13，从而当液压设备推动滑动杆11朝压力室5内侧滑动时，滑动杆11通过蜂窝板13对岩石试件3的受压端施加作用力，确保了岩石试件3的受压更加均匀，从而能够更好地模拟岩石、煤岩等在真实状态下的受力，进而使得试验结果更加贴合实际。

优选地，所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置还包括下垫块14，所述下垫块14设置在所述固定端上，并与所述固定端的端部相贴合。

上述优选方案中，通过设置下垫块14，并使下端块与固定端的端部相贴合，当滑动杆11朝压力室5内侧滑动时，滑动杆11通过上垫块12对岩石试件3的受压端施加作用力，下盖板10通过下垫块14对岩石试件3的固定端施加反作用力，使得岩石试件3的受压更加均匀，从而能够更好地模拟岩石、煤岩等在真实状态下的受力，进而使得试验结果更加贴合实际。

优选地，所述第一通孔91的侧壁与所述滑动杆11的外壁之间设置有第一密封圈15，所述第一密封圈15用于对所述第一通孔91与所述滑动杆11之间的间隙进行密封。

上述优选方案中，通过在第一通孔91的侧壁与滑动杆11的外壁之间设置第一密封圈15，提高了压力室5的密封性，进一步确保了在向压力室5内泵入透明液体后，压力室5内的液体不会流向压力室5的外部。

优选地，所述上盖板9上设置有可封闭的第三通道92，所述下盖板10上设置有可封闭的第四通道，所述第三通道92的一端与所述第二泵机18相连通，另一端与所述压力室5的内部相连通，所述第四通道的一端与所述压力室5的内部相连通，另一端与所述下盖板10的外部相连通。

上述优选方案中，上盖板9上设置有第三通道92，下盖板10上设置有第四通道。试验时，将第四通道封闭，将第二泵机18与第三通道92相连通，开启第二泵机18，第二泵机18输送的透明液体从第三通道92进入压力室5内，对岩石试件3产生围压。当试验完成后，关闭第二泵机18，此时使第四通道为连通状态，即可实现对压力室5内的透明液体进行排除，从而对岩石试件3施加围压时，操作十分方便。另外，通过在上盖板9上设置第三通道92，能够较为方便地实现对所述渗流条件下观测岩石全场变形的装置的组装和拆解。

优选地，所述下垫块14上设置有第二通孔141，所述下盖板10上设置有第五通道102，所述第二通孔141与所述第五通道102相配合，使渗透过所述岩石试件3的渗透水4经所述第二通孔141流入所述第五通道102，再经所述第五通道102流至所述下盖板10的外部。

优选地，所述上盖板9和/或所述下盖板10与所述压力室5之间设置有第二密封圈16，所述第二密封圈16用于对所述上盖板9和/或所述下盖板10与所述压力室5之间的间隙进行密封。

优选地，所述下垫块14的底部设置有螺杆17，所述螺杆17为中空状，所述下盖板10上设置有螺孔103，所述螺杆17与所述螺孔103相匹配，使所述螺杆17拧入所述螺孔103时，所述岩石试件3与所述滑动杆11相对准。

上述优选方案中，通过设置螺杆17，并在下盖板10上设置螺孔103，在将岩石试件3装入压力室5时，只需将螺杆17拧入螺孔103即可使岩石试件3与滑动杆11相对准，起到了定位作用，使得在安装岩石试件3时，操作更加方便，同时确保了在压迫岩石试件3时，岩石试件3受力的均匀性。另外，由于螺杆17拧入螺孔103时后，岩石试件3与下盖板10之间保持相对固定，使得当需要将压力室5进行移动时，岩石试件3在压力室5内的位置不会发生改变，从而在对压力室5进行移动后，无需重新对岩石试件3进行位置的调整，进而试验操作十分方便。

优选地，所述下盖板10上设置有凹槽104，所述螺孔103设置在所述凹槽104的底部。

优选地，所述第一泵机2输送的渗透水4压力为第一压力，所述第二泵机18输送的透明液体的压力为第二压力，所述第二压力大于所述第一压力。

在试验过程中，试验人员发现，当第一压力大于第二压力时，包覆在散斑场层7外表面的热缩材料层8会从散斑场层7的外表面脱离，使得热缩材料层8与散斑场层7之间产生间隙，此时第一泵机2输送的渗透水4沿该间隙流动，致使渗透水4无法渗透至岩石试件3内，从而造成较大的试验误差。

上述优选方案中，通过使第二压力大于第一压力，从而确保了在进行试验时，热缩材料层8会紧贴在散斑场层7的外表面，避免了渗透水4沿热缩材料层8与散斑场层7之间的间隙流动而造成试验误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：包括拍摄机构(1)、压迫机构以及第一泵机(2)，所述第一泵机(2)与岩石试件(3)相配合，向所述岩石试件(3)内注入渗透水(4)，所述压迫机构具有压迫部，所述压迫部与所述岩石试件(3)之间为压迫配合。

2.根据权利要求1所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：还包括可封闭的压力室(5)和第二泵机(18)，所述压力室(5)由透明材料制成，用于容纳所述岩石试件(3)，所述第二泵机(18)与所述压力室(5)相连通。

3.根据权利要求2所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：还包括DIC系统(6)，所述岩石试件(3)的表面涂覆有散斑场层(7)。

4.根据权利要求3所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：还包括热缩材料层(8)，所述热缩材料层(8)为透明状，所述热缩材料层(8)包覆在所述散斑场层(7)的外表面。

5.根据权利要求4所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：还包括上盖板(9)和下盖板(10)，所述上盖板(9)和所述下盖板(10)分别与所述压力室(5)的两端端部相配合，封闭或开启所述压力室(5)。

6.根据权利要求5所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：所述上盖板(9)上设置有第一通孔(91)，所述第一通孔(91)的位置与所述压力室(5)的位置相对应，所述压迫部包括滑动杆(11)，所述滑动杆(11)的侧壁与所述第一通孔(91)的内壁之间为滑动配合。

7.根据权利要求6所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：所述滑动杆(11)上设置有第一通道(111)，所述第一通道(111)的一端为第一连通端，另一端为第一连接端，所述第一连通端与所述岩石试件(3)相连通，所述第一连接端与所述第一泵机(2)相连通。

8.根据权利要求7所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：所述滑动杆(11)与所述岩石试件(3)相对应的一端为压迫端，另一端为操作端，所述操作端的端部上可拆卸的设置有上垫块(12)，所述上垫块(12)的表面与所述操作端的端部相贴合。

9.根据权利要求8所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：所述上垫块(12)上设置有第二通道(121)，所述第二通道(121)的一端为进水端，另一端为出水端，所述第二通道(121)与所述第一通道(111)相配合，使渗透水(4)经所述进水端流入所述第二通道(121)后，再经所述出水端流入所述第一通道(111)，所述进水端的端部位于所述上垫块(12)的侧壁上。

10.根据权利要求9所述的渗流条件下观测岩石全场变形的装置，其特征在于：所述岩石试件(3)与所述滑动杆(11)相对应的一端为受压端，另一端为固定端，所述受压端的端部上设置有蜂窝板(13)，所述蜂窝板(13)呈多孔状，所述蜂窝板(13)的板面与所述受压端的端部相贴合。