CN110749497B - 一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法，属于岩石力学试验技术领域。技术方案：加压缸与横梁连接，横梁通过支柱支撑在试验机底座上，底座和横梁之间设置水环境围压系统，动态应力应变采集系统与水环境围压系统连接，动态应力应变采集系统依次连接计算机、数字控制器、伺服控制器、液压源、输油管连接。有益效果:本发明用膨胀剂的水化反应代替恒流泵提供三轴试验的围压，降低成本，持续稳定；可以实现不同成分的化学溶液持续作用下岩石的长期力学特性的测试；可以实现静态和流动的水环境下岩石的长期力学特性的测试可以实现水对岩石腐蚀造成水环境PH值变化的实时监测，获得岩石的水化学反应特征；混合膨胀剂膨胀效果好。

Description

一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，尤其涉及一种岩石在持续不同水环境作用下的三轴试验方法及装置，适用于再现动/静水不同溶液环境条件下岩石长期稳定性及蠕变损伤破坏全过程。

背景技术

目前，有关水对岩石力学性质的影响的三轴试验中，几乎都是从含水率或者含水状态的角度，研究不同含水率或饱水状态下强度、弹性模量的弱化效应。然而，这些实验涉及的含水率大多是一个静态量。然而我们认为，在岩石工程中，由于岩体内水位变化，含水量是一个与时间、空间相关的动态变量，即便是饱水状态的岩体长期处于水环境下必然引起其长期力学特性的改变，导致长期强度与其基本的抗压强度差别显著。此外，三轴试验中一般用恒流泵提供围压，但在岩石长期稳定性及蠕变损伤破坏试验中需要长期提供围压，对恒流泵要求很高，且长时间提供压力恒流泵容易损坏。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法，该系统用膨胀剂的水化反应代替恒流泵提供三轴试验的围压，可以实现不同成分的化学溶液持续作用下岩石的长期力学特性的测试。

技术方案如下：

一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，包括：加压缸、支柱、横梁、水环境围压系统、试验机底座、动态应力应变采集系统、计算机、数字控制器、伺服控制器、液压源、输油管,所述加压缸与所述横梁连接，所述横梁通过支柱支撑在所述试验机底座上，所述底座和横梁之间设置所述水环境围压系统，所述动态应力应变采集系统与所述水环境围压系统连接，所述动态应力应变采集系统依次连接所述计算机、数字控制器、伺服控制器、液压源、输油管连接。

进一步的，所述水环境围压系统包括：压头、岩样放置区、调整垫块、力传感器、lvdt位移传感器、lvdt架、环向应变片、活塞头、上盖、进水管、储水箱、pH测试计、压力表、自动搅拌装置、围压室、箱体外壳、膨胀层、后围压板、前围压板、过滤薄膜、滑动轨道、围压底座、排水管，所述压头上端与所述力传感器连接，所述压头下端与所述活塞头连接，所述活塞头与试验箱连接，所述试验箱由所述上盖、箱体外壳、围压底座构成主体框架，所述箱体外壳上方与所述上盖连接，所述箱体外壳下方与所述围压底座连接，所述试验箱由外向内依次为：储水箱、后围压板、过滤薄膜、膨胀层、前围压板、围压室、岩样放置区；所述围压底座安装在所述调整垫块上，所述lvdt架一端与所述围压底座连接、另一端与所述lvdt位移传感器连接，所述lvdt位移传感器与所述压头接触连接；所述储水箱上方设置所述进水管，所述围压室下方设置所述排水管，所述围压室上方设置所述压力表，所述围压室内部设置所述pH测试计和自动搅拌装置，所述围压室底部设置所述滑动轨道，所述岩样放置区中设有用于固定在岩样上的环向应变片。

进一步的，所述自动搅拌装置包括：底座、变速控制按钮、行程控制按钮、电源开关、立柱、横杆、电机、限位器、滚珠丝杆、叶片，所述底座上方设置所述变速控制按钮、行程控制按钮、电源开关，所述立柱安装在所述底座上，所述横杆安装在所述立柱顶端，所述电机安装在所述横杆上，所述滚珠丝杆与所述电机连接，所述电机设置所述限位器，所述叶片与所述滚珠丝杆连接。

进一步的，还包括传感器数据线，所述动态应力应变采集系统通过所述传感器数据线分别与所述力传感器和lvdt位移传感器连接。

本发明还包括一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验方法，使用上述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，包括以下步骤：

计算机通过向数字控制器和伺服控制器发送加载的指令控制轴向压力，将液压源通过输油管输送到加压缸中，从而将轴压通过力传感器传到压头上，压头上的力施加到水环境围压系统中的岩样上；

支柱和横梁固定加压缸和力传感器，调整垫块固定在试验机底座上，用于调节环境围压箱的高度，lvdt位移传感器固定在lvdt架上，lvdt位移传感器顶端顶在压头上，用来测岩样的轴向位移，环向应变片固定在岩样表面，测岩样得横向应变；

力传感器、lvdt位移传感器和环向应变片连接到动态应力应变采集系统，动态应力应变采集系统采集的信号最终显示在计算机上。

将环向应变片固定在岩样上，再将岩样放置到围压底座中心位置，固定pH测试计、压力表和搅拌器，根据试验所需要的围压向膨胀层按比例添加膨胀剂，然后盖上上盖，调节活塞头，使活塞头与岩样充分接触；

在活塞头上方加上上压头，调节好lvdt位移传感器，通过计算机将动态应力应变采集系统清零，打开进水管向储存箱供水，待压力表数据稳定后开始加轴向压力；

轴向压力由压头传给活塞头，活塞头中间为刚性圆柱，周围包着橡胶，刚性圆柱将力传给岩样，进水管持续向储水箱中供水，使储水箱一直处于满水状态，膨胀层上下变形保持一致，当膨胀层达到最大变形后压力表的数值保持稳定，然后开始施加轴向应力到是设定值，使岩石试样在一定轴向压力下蠕变直至试验破坏(有时候岩石蠕变破坏会很久，一天、一周甚至更长时间，所以用膨胀剂提供围压具有一定优势)。

进一步的，所述膨胀剂由氧化钙和蒙脱石组成，或者由氧化钙、蒙脱石和细沙组成。

有益效果：

本发明所述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法具有以下有益效果：

1.用膨胀剂的水化反应代替恒流泵提供三轴试验的围压，降低成本，持续稳定；

2.可以实现不同成分的化学溶液持续作用下岩石的长期力学特性的测试；

3.可以实现静态和流动的水环境下岩石的长期力学特性的测试；

4.可以实现水对岩石腐蚀造成水环境PH值变化的实时监测，获得岩石的水化学反应特征；

5.混合膨胀剂膨胀效果好。

附图说明

图1为本发明试验系统整体组成结构示意图；

图2为本发明水环境围压系统结构示意图；

图3为本发明自动搅拌系统结构示意图；

图4为本发明膨胀剂(蒙脱石)吸水膨胀示意图；

图中附图标记如下：1.加压缸；2.支柱；3.横梁；4压头；5水环境围压系统；6.岩样放置区；7调整垫块；8.试验机底座；9.力传感器；10.lvdt位移传感器；11.lvdt架；12.环向应变片；13.传感器数据线；14.动态应力应变采集系统；15.计算机；16.数字控制器；17.伺服控制器；18.液压源；19输油管；20.活塞头；21.上盖；22.进水管；23.储水箱、24.pH测试计；25.压力表；26.自动搅拌系统；27围压室；28.箱体外壳；29.膨胀层；30.后围压板31.前围压板；32.过滤薄膜；33.滑动轨道；34.围压底座；35.排水管；36.底座；37.变速控制按钮；38.行程控制按钮；39.电源开关；40.立柱；41.横杆；42.电机；43.限位器；44.滚珠丝杆；45.叶片。

具体实施方式

下面结合附图1-4对持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法做进一步说明。

实施例1

一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，包括：加压缸1、支柱2、横梁3、水环境围压系统5、试验机底座8、动态应力应变采集系统14、计算机15、数字控制器16、伺服控制器17、液压源18、输油管19,所述加压缸1与所述横梁3连接，所述横梁3通过支柱2支撑在所述试验机底座8上，所述底座8和横梁3之间设置所述水环境围压系统5，所述动态应力应变采集系统14与所述水环境围压系统5连接，所述动态应力应变采集系统14依次连接所述计算机15、数字控制器16、伺服控制器17、液压源18、输油管19连接。

进一步的，所述水环境围压系统5包括：压头4、岩样放置区6、调整垫块7、力传感器9、lvdt位移传感器10、lvdt架11、环向应变片12、活塞头20、上盖21、进水管22、储水箱23、pH测试计24、压力表25、自动搅拌装置26、围压室27、箱体外壳28、膨胀层29、后围压板30、前围压板31、过滤薄膜32、滑动轨道33、围压底座34、排水管35，所述压头4上端与所述力传感器9连接，所述压头4下端与所述活塞头20连接，所述活塞头20与试验箱连接，所述试验箱由所述上盖21、箱体外壳28、围压底座34构成主体框架，所述箱体外壳28上方与所述上盖21连接，所述箱体外壳28下方与所述围压底座34连接，所述试验箱由外向内依次为：储水箱23、后围压板30、过滤薄膜32、膨胀层29、前围压板31、围压室27、岩样放置区6；所述围压底座34安装在所述调整垫块7上，所述lvdt架11一端与所述围压底座34连接、另一端与所述lvdt位移传感器10连接，所述lvdt位移传感器10与所述压头4连接；所述储水箱23上方设置所述进水管22，所述围压室27下方设置所述排水管35，所述围压室27上方设置所述压力表25，所述围压室27内部设置所述pH测试计24和自动搅拌装置26，所述围压室27底部设置所述滑动轨道33，所述岩样放置区6中设有用于固定在岩样上的环向应变片12。

进一步的，所述自动搅拌装置26包括：底座36、变速控制按钮37、行程控制按钮38、电源开关39、立柱40、横杆41、电机42、限位器43、滚珠丝杆44、叶片45，所述底座36上方设置所述变速控制按钮37、行程控制按钮38、电源开关39，所述立柱40安装在所述底座36上，所述横杆41安装在所述立柱40顶端，所述电机42安装在所述横杆41上，所述滚珠丝杆44与所述电机42连接，所述电机42设置所述限位器43，所述叶片45与所述滚珠丝杆44连接。

进一步的，还包括传感器数据线13，所述动态应力应变采集系统14通过所述传感器数据线13分别与所述力传感器9和lvdt位移传感器10连接。

围压室27内和储水箱23之间不通水，因为前围压板31是封闭的，放好岩石试样添加蒸馏水或者化学溶液，再盖上盖21进行试验，而储水箱23里面可以一直加水，两者不影响。

一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验方法，使用上述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，包括以下步骤：

计算机通过向数字控制器和伺服控制器发送加载的指令控制轴向压力，将液压源通过输油管输送到加压缸中，从而将轴压通过力传感器传到压头上，压头上的力施加到水环境围压系统中的岩样上；

支柱和横梁固定加压缸和力传感器，调整垫块固定在试验机底座上，用于调节环境围压箱的高度，lvdt位移传感器固定在lvdt架上，lvdt10lvdt位移传感器顶端顶在压头上，用来测岩样的轴向位移，环向应变片固定在岩样6表面，测岩样得横向应变；

力传感器、lvdt位移传感器和环向应变片连接到动态应力应变采集系统，动态应力应变采集系统采集的信号最终显示在计算机上。

将环向应变片固定在岩样上，再将岩样放置到围压底座中心位置，固定pH测试计、压力表和搅拌器，根据试验所需要的围压向膨胀层按比例添加膨胀剂，然后盖上上盖，调节活塞头，使活塞头与岩样充分接触；

在活塞头上方加上上压头，调节好lvdt位移传感器，通过计算机将动态应力应变采集系统清零，打开进水管向储存箱供水，待压力表数据稳定后开始加轴向压力；

轴向压力由压头传给活塞头，活塞头中间为刚性圆柱，周围包着橡胶，刚性圆柱将力传给岩样，进水管持续向储水箱中供水，使储水箱一直处于满水状态，膨胀层上下变形保持一致，当膨胀层达到最大变形后压力表的数值保持稳定，然后开始施加轴向应力到是设定值，使岩石试样在一定轴向压力下蠕变直至试验破坏(有时候岩石蠕变破坏会很久，一天、一周甚至更长时间，所以用膨胀剂提供围压具有一定优势)。

进一步的，所述膨胀剂由氧化钙和蒙脱石组成，或者由氧化钙、蒙脱石和细沙组成。

应用混合膨胀剂的原因：氧化钙氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙是强电解质,在水中可电解成钙离子和氢氧根离子,所以它显碱性，蒙脱石在碱性条件下膨胀性会提高。

本发明用物理化学方法提供在水环境中岩石长期稳定及蠕变损伤破坏全过程的围压，节约了很大的成本，也不需要提供电压。而且地下水环境极其复杂，不同地区的地下水的化学成分不同，而不同的成分对岩石的影响不同，本发明可以提供一种动态水溶液环境下岩石流变特性分析的三轴试验方法及装置，其目的是真实反映岩体工程长期处于水环境下的稳定性特征。

实施例2

一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，该系统包括轴向加载系统、采集系统、水环境围压系统和自动搅拌系统几部分。适用于模拟再现流动/静水及其他含化学成分的水环境下岩石蠕变损伤破裂全过程分析。

(1)轴向加载系统

轴向加载系统由加压缸1、支柱2、横梁3、压头4、调整垫块7、试验机底座8、计算机15、数字控制器16、伺服控制器17、液压源18、输油管19组成。

(2)采集系统

采集系统由力传感器9、lvdt位移传感器10、lvdt架11、环向应变片12、传感器数据线13、动态应力应变采集系统14、压力表25、PH测试计24组成。

(3)水环境围压系统

水环境围压系统由活塞头20、上盖21、进水管22、储水箱23、箱体外壳28、围压室27、pH测试计24、搅拌器26；膨胀层29、后围压板30、前围压板31、过滤薄膜32、滑动轨道33、围压底座34、排水管35组成。

(4)自动搅拌系统

自动搅拌系统由底座36、变速控制按钮37、行程控制按钮38、电源开关39、立柱40、横杆41、电机42、限位器43、滚珠丝杆44、叶片45组成。

参见图1，本发明的持续水环境下岩石蠕变的三轴试验系统，包括1.加压缸、2.支柱、3.横梁、4压头、5环境围压箱、6.岩样、7调整垫块、8.试验机底座、9.力传感器、10.lvdt、11.lvdt架、12.环向应变片、13.传感器数据线、14.动态应力应变采集系统、15.计算机、16.数字控制器、17.伺服控制器、18.液压源、19输油管等主要部分组成。

在试验中，计算机15通过向数字控制器16和伺服控制器17发送加载的指令控制轴向压力，将液压源18通过输油管19输送到加压缸1中，从而将轴压通过力传感器9传到压头4上，压头4上的力施加到环境围压箱5中的岩样6上。支柱2和横梁3固定加压缸1和力传感器9，调整垫块7固定在试验机底座8上，可调节环境围压箱5的高度，lvdt10固定在lvdt架11上，lvdt10顶端顶在压头4上，用来测岩样6的轴向位移，环向应变片12固定在岩样6表面，测岩样6得横向应变，力传感器9、lvdt10和环向应变片12通过传感器数据线13连接到动态应力应变采集系统14，动态应力应变采集系统14采集的的信号最终显示在计算机15上。

参见图2，水环境围压系统包括20.活塞头；21.上盖；22.进水管；23.储水箱；24.pH测试计；25.压力表；26.搅拌器；27围压室；28.箱体外壳；29.膨胀层；30.后围压板；31.前围压板；32.过滤薄膜；33.滑动轨道；34.围压底座；35.排水管。

试验过程：先将环向应变片12固定在岩样6上，再将岩样6放置到围压底座34中心位置，围压底座34(突出部分)内部为半球面，对岩石加载时可自动调整平衡，固定pH测试计24、压力表25和搅拌器26，根据试验所需要的围压向膨胀层29添加一定比例的膨胀剂，然后盖上上盖21，调节活塞头20，使活塞头20与岩样6充分接触，在活塞头20上方加上上压头，调节好lvdt10，通过计算机15将动态应力应变采集系统14清零，打开进水管22向储存箱供水，待压力表25数据稳定后开始加轴向压力。轴向压力由压头4传给活塞头20，活塞头20中间为不会变形的刚性圆柱，周围包着橡胶，刚性圆柱将力传给岩样6，橡胶主要起密封作用，活塞头20固定在上盖21上并可以上下移动，进水管22持续向储水箱23中供水，使储水箱23一直处于满水状态，膨胀层29上下变形保持一致，即围压室27的围压处处相等，围压室27内的压力可由压力表25显示，当膨胀层29达到最大变形后压力表25的数值保持稳定，然后开始施加轴向应力到是设定值，使岩石试样在一定轴向压力下蠕变直至试验破坏(有时候岩石蠕变破坏会很久，一天、一周甚至更长时间，所以用膨胀剂提供围压具有一定优势)。

膨胀层29提供围压室27内的围压原理：储水箱23内的水通过后围压板30和过滤薄膜32进入膨胀层29，膨胀层29内的膨胀剂吸水膨胀，后围压板30固定不动，且后围压板30上有很多大圆孔，水或水溶液可自由出入，膨胀层29和后围压板30中间夹着过滤薄膜32，过滤薄膜32的作用是阻止膨胀剂流向储水箱23。当膨胀层29吸水膨胀后，产生的膨胀力推着前围压板31沿着滑动轨道33向前移动，前围压板31没有任何孔隙，整个围压室27内处于密封状态，当前围压板31沿着滑动轨道33向前移动时，围压室27内产生围压，此围压即为岩样6的横向围压。

当膨胀压力达到最大值，膨胀层29内的膨胀剂吸水后达到最大体积，前围压板31位置固定，围压室27内的围压稳定，压力表25数值稳定，既可以加载轴向压力，直至试样破坏。试验结束后由排水管35进行排水，然后打开上盖21取出岩样6即可。

另外，围压室27内的围压是通过膨胀剂的水化反应实现，可以通过向膨胀剂中掺人一定比例的细沙颗粒改变膨胀剂的组成成分，围压室27内可生成不同的围压力。应用混合膨胀剂的原因：氧化钙氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙是强电解质,在水中可电解成钙离子和氢氧根离子,所以它显碱性，蒙脱石在碱性条件下膨胀性会提高。

当研究不同成分的化学溶液对岩样6的影响时，关闭进水管22，通过排水孔35将围压室内的蒸馏水排净，更换膨胀层29中的膨胀剂，放好岩样6，盖上上盖21，关闭排水孔35并从进水管22进入化学溶液即可，各试验部件采用特殊材质，防止化学腐蚀。

膨胀剂

围压通过膨胀剂的水化反应实现的，本发明使用的膨胀剂为混合膨胀剂，膨胀剂的主要成分是氧化钙和蒙脱石，根据不同围压大小会掺加部分细沙。传统膨胀剂的膨胀原理是氧化钙氧化钙与水反应生成氢氧化钙，本发明在传统膨胀剂的基础上加入矿物成分蒙脱石，蒙脱石属于单斜晶系，由两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝(镁)氧八面体片，构成2∶1型层状硅酸盐结构，为“三明治”型粘土矿物。相邻“三明治”层间依靠范德华力和氢键相连，存在于晶层表面及层间的阳离子极易水化，水化离子体积增大时很容易克服上述两种作用力，随着水化离子种类的差异，它们以及自由水分子在蒙脱石层间域内可以呈一层、两层甚至三层排列，赋予蒙脱石极大的吸水性和膨胀性。

pH测试计

由传感器和二次表两部分组成。可配三复合或两复合电极，以满足各种使用场所。配上纯水和超纯水电极，可适用于电导率小于3μs/cm的水质(如化学补给水、饱和蒸气、凝结水等)的PH值测量。可以实时监测试验箱内溶液的PH变化情况。

参见图3，自动搅拌装置包括36.底座；37.变速控制按钮；38.行程控制按钮；39.电源开关；40.立柱；41.横杆；42.电机；43.限位器；44.滚珠丝杆；45.叶片。

用于真实再现岩石所处的流动水环境。其中控制器具有可编程功能，可容纳120条程序共1200个段次，可一次至无限次循环，中文人机交谈式画面。控制器用于设定转轴转动速度和位置，以及叶片在水箱中的深度。此装置具有独立可拆卸特点，如果只模拟静水环境，拆除即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，其特征在于，包括：加压缸(1)、支柱(2)、横梁(3)、水环境围压系统(5)、试验机底座(8)、动态应力应变采集系统(14)、计算机(15)、数字控制器(16)、伺服控制器(17)、液压源(18)、输油管(19),所述加压缸(1)与所述横梁(3)连接，所述横梁(3)通过支柱(2)支撑在所述试验机底座(8)上，所述底座(8)和横梁(3)之间设置所述水环境围压系统(5)，所述动态应力应变采集系统(14)与所述水环境围压系统(5)连接，所述动态应力应变采集系统(14)依次连接所述计算机(15)、数字控制器(16)、伺服控制器(17)、液压源(18)、输油管(19)连接；所述水环境围压系统(5)包括：压头(4)、岩样放置区(6)、调整垫块(7)、力传感器(9)、lvdt位移传感器(10)、lvdt架(11)、环向应变片(12)、活塞头(20)、上盖(21)、进水管(22)、储水箱(23)、pH测试计(24)、压力表(25)、自动搅拌装置(26)、围压室(27)、箱体外壳(28)、膨胀层(29)、后围压板(30)、前围压板(31)、过滤薄膜(32)、滑动轨道(33)、围压底座(34)、排水管(35)，所述压头(4)上端与所述力传感器(9)连接，所述压头(4)下端与所述活塞头(20)连接，所述活塞头(20)与试验箱连接，所述试验箱由所述上盖(21)、箱体外壳(28)、围压底座(34)构成主体框架，所述箱体外壳(28)上方与所述上盖(21)连接，所述箱体外壳(28)下方与所述围压底座(34)连接，所述试验箱由外向内依次为：储水箱(23)、后围压板(30)、过滤薄膜(32)、膨胀层(29)、前围压板(31)、围压室(27)、岩样放置区(6)；所述围压底座(34)安装在所述调整垫块(7)上，所述lvdt架(11)一端与所述围压底座(34)连接、另一端与所述lvdt位移传感器(10)连接，所述lvdt位移传感器(10)与所述压头(4)接触连接；所述储水箱(23)上方设置所述进水管(22)，所述围压室(27)下方设置所述排水管(35)，所述围压室(27)上方设置所述压力表(25)，所述围压室(27)内部设置所述pH测试计(24)和自动搅拌装置(26)，所述围压室(27)底部设置所述滑动轨道(33)，所述岩样放置区(6)中设有用于固定在岩样上的环向应变片(12)。

2.如权利要求1所述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，其特征在于，所述自动搅拌装置(26)包括：底座(36)、变速控制按钮(37)、行程控制按钮(38)、电源开关(39)、立柱(40)、横杆(41)、电机(42)、限位器(43)、滚珠丝杆(44)、叶片(45)，所述底座(36)上方设置所述变速控制按钮(37)、行程控制按钮(38)、电源开关(39)，所述立柱(40)安装在所述底座(36)上，所述横杆(41)安装在所述立柱(40)顶端，所述电机(42)安装在所述横杆(41)上，所述滚珠丝杆(44)与所述电机(42)连接，所述电机(42)设置所述限位器(43)，所述叶片(45)与所述滚珠丝杆(44)连接。

3.如权利要求1所述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，其特征在于，还包括传感器数据线(13)，所述动态应力应变采集系统(14)通过所述传感器数据线(13)分别与所述力传感器(9)和lvdt位移传感器(10)连接。

4.一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验方法，其特征在于，使用权利要求2所述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统，包括以下步骤：

计算机通过向数字控制器和伺服控制器发送加载的指令控制轴向压力，将液压源通过输油管输送到加压缸中，从而将轴压通过力传感器传到压头上，压头上的力施加到水环境围压系统中的岩样上；

支柱和横梁固定加压缸和力传感器，调整垫块固定在试验机底座上，用于调节环境围压箱的高度，lvdt位移传感器固定在lvdt架上，lvdt位移传感器顶端顶在压头上，用来测岩样的轴向位移，环向应变片固定在岩样表面，测岩样得横向应变；

力传感器、lvdt位移传感器和环向应变片连接到动态应力应变采集系统，动态应力应变采集系统采集的信号最终显示在计算机上；

将环向应变片固定在岩样上，再将岩样放置到围压底座中心位置，固定pH测试计、压力表和搅拌器，根据试验所需要的围压向膨胀层按比例添加膨胀剂，然后盖上上盖，调节活塞头，使活塞头与岩样充分接触；

在活塞头上方加上上压头，调节好lvdt位移传感器，通过计算机将动态应力应变采集系统清零，打开进水管向储存箱供水，待压力表数据稳定后开始加轴向压力；

轴向压力由压头传给活塞头，活塞头中间为刚性圆柱，周围包着橡胶，刚性圆柱将力传给岩样，进水管持续向储水箱中供水，使储水箱一直处于满水状态，膨胀层上下变形保持一致，当膨胀层达到最大变形后压力表的数值保持稳定，然后开始施加轴向应力到是设定值，使岩石试样在一定轴向压力下蠕变直至试验破坏。

5.如权利要求4所述的持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验方法，其特征在于，所述膨胀剂由氧化钙和蒙脱石组成，或者由氧化钙、蒙脱石和细沙组成。

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