CN112014226B - 一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩石力学实验技术领域，特别涉及一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置及工作方法，实验装置包括高刚度框架、多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块、数据采集模块、视频记录模块、安全防护格栅和液压泵。本发明充分考虑工程岩体真实受力状况，研究岩石各个单元之间的各向异性、地壳岩体所处的复杂的应力场对岩石蠕变效应的影响。

Description

一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置及工作方法

技术领域

本发明涉及岩石力学实验技术领域，特别涉及一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置及工作方法。

背景技术

由于岩石天然存在的各向异性和岩体中复杂的地质构造，地壳岩体处于复杂的应力场中。岩体内部各个单元在这种复杂应力场条件下的受力特征具有明显的非均布性，而岩体在这种非均布荷载条件下的蠕变效应是引起地下工程变形和失稳的主要原因，也是目前岩体工程设计中亟待解决的问题。现有的岩石力学测试技术一般是通过对工程岩石试件整体上施加均布载荷(轴压或者围压)的整体加载法测定，无法体现出岩体所处的非均匀应力场，导致岩体真实的蠕变效应和蠕变破坏模式无法获取。大量的工程实践和理论研究表明，在同一工况下，构成工程岩体的每个单元对非均布外载荷的蠕变响应均存在不同程度的差异，而各个单元之间蠕变响应的差异性的累积作用对于岩体结构整体的力学性能影响巨大。虽然相关学者的试验研究取得了较为丰硕的成果，但是这些实验设备和方法都没有考虑到岩石的各向异性、地壳岩体单元所处的复杂的应力场对岩石蠕变效应的影响，鲜有可以开展岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验的实验设备，更缺乏相关的岩石力学实验方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置及工作方法，充分考虑工程岩体真实受力状况，研究岩石各个单元之间的各向异性、地壳岩体所处的复杂的应力场对岩石蠕变效应的影响。

具体技术方案如下：

一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，包括高刚度框架、多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块、数据采集模块、视频记录模块、安全防护格栅和液压泵；

所述高刚度框架为实验装置中多单元轴压加载模块、视频记录模块和安全防护格栅提供安装位置以及装置整体的低相对柔度状态，所述多单元轴压加载模块为实验装置提供多单元非均匀轴向压力，所述轴压Weibull分布模块为多单元轴压加载模块提供经过Weibull分布的压力，所述稳压控制模块为轴压Weibull分布模块提供稳定压力，所述数据采集模块用于采集实验过程中的应力和应变信息，所述视频记录模块用于实时记录实验过程中岩石试件的动态变化；所述安全防护格栅为实验过程中的人员和设备提供防护，所述液压泵为稳压控制模块提供液压动力；所述实验装置自带后备电源，电源容量可供使用至少48h；所述实验装置中多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块以及液压泵之间均采用耐高压液压管连接。

所述高刚度框架通过粗螺栓固定安装于地面台座上，地面台座安装于地面上，对高刚度框架起到支撑固定的作用；同时用于连接来自轴压Weibull分布模块的耐高压液压管；高刚度框架所用材料的刚度值不小于5000kN/mm。

所述多单元轴压加载模块是整个实验装置的运动部分，通过数据传输线和数据采集模块直接相连，与轴压Weibull分布模块通过地面台座中的耐高压液压管连接，安装于高刚度框架的底部，纵向布置，使用液压作为动力来源，采用伺服控制方式；多单元轴压加载模块包括呈中心对称分布的多孔轴套、单元加载轴、加载头和水平仪，用于向试件施加垂直向上的多单元非均匀轴向应力；所述多孔轴套的截面形状可为截面积不同的标准矩形或圆形，可满足不同截面和不同截面积试件实验的需求；所述单元加载轴包括液压缸、液体流量计、液体压力计、电磁控制阀和逆止阀，所有的单元加载轴相互独立，由电磁控制阀控制压力大小；所述加载头具有多种几何形状，可满足由不同典型颗粒单元组成试件的需求，加载头可沿竖直方向运动，用于向岩石试件施加法向的多单元非均匀轴向应力；所有液体流量计和液体压力计均通过数据传输线接入计算机；所述水平仪用于进行加载前的整平。

所述轴压Weibull分布模块安装于吸震垫上，距离地面台座的距离为3m，距离稳压控制模块的距离为2m；通过数据传输线和数据采集模块直接相连，轴压Weibull分布模块输入端通过耐高压液压管与稳压控制模块相连，输出端通过耐高压液压管与多单元轴压加载模块相连，轴压Weibull分布模块包括控制模块和执行模块，其中控制模块用来控制轴压Weibull分布的参数，执行模块用来根据控制模块收到的信号，对经由稳压控制模块输出的稳定液压流作Weibull分布处理，并通过耐高压液压管将经过Weibull分布的液压流传导至多单元轴压加载模块；Weibull分布的相关参数通过计算机输入，由电液伺服阀进行调节。

所述稳压控制模块安装于吸震垫上，通过数据传输线和数据采集模块直接相连，并通过耐高压液压管前端与液压泵相连，后端与轴压Weibull分布模块相连；稳压控制模块包括控制模块和执行模块，其中控制模块用来控制输出稳定压力的精度，执行模块用来根据控制模块收到的信号通过不同精度电液稳压阀，对来自液压泵的波动液压流进行稳压处理，消除实验实际操作过程中仪器液压波动对实验数据的影响，稳压的精度通过计算机进行精确控制。

所述数据采集模块包括传感器、数据传输线、计算机和显示屏，数据采集模块通过数据传输线分别与多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块、视频记录模块和液压泵相连，其与数据传输线的接口均为RS232串行接口；所有传感器均有两组；位移传感器中横向位移传感器采用链式位移计；数据传输线为屏蔽线，可有效隔离其他电子设备产生的干扰信号，同时大幅降低信号传输过程中的损耗；所述实验装置中的应变数据在记录时考虑装置的柔度影响，自动减去来自装置自身的柔度，进行柔度校正；通过液体流量计的读数计算出每个单元加载轴中加载头的位移，以此来验证所测得的应变数据的准确性。

所述视频记录模块安装于高刚度框架上部，通过数据传输线和计算机相连，四个摄像头通过磁性表座安装在高刚度框架上，所述摄像头自带补光灯且可任意调节角度和镜头朝向，光圈大小可调节；四个摄像头分别布置在被测试试件的四个方向上，视频记录频率可调，范围为0.01～50Hz，视频可后期处理为全景视频，便于和数值模拟的结果进行比对。

所述安全防护格栅有四组，分别通过铰链安装于高刚度框架的四个立柱上，由高强度玻璃和钢丝网组成，分别位于四个方向上，将高刚度框架内的实验区完全罩住。

所述液压泵安装于吸震垫上，通过数据传输线与数据采集模块直接相连，并通过耐高压液压管和稳压控制模块相连；液压泵为整个加载系统提供液压动力，同时减小液压泵工作时产生的冲击对实验的影响；所述实验装置中含液压模块均采用耐高压液压管连接。

一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1、对于具体的工程岩体，根据实际取样区域的地质条件建立数值模型，并通过数值模拟计算所得结果和单轴压缩实验结果来确定单轴加载蠕变实验所用岩石试件的加载参数、Weibull分布参数以及传感器采集频率；

步骤2、根据岩石试件的截面积形状、大小、典型晶粒单元组成来选择对应的多孔轴套、单元加载轴和加载头，将单元加载轴、加载头和所选的多孔轴套组装起来，连接好液体流量计、液体压力计、电磁控制阀、逆止阀以及数据传输线并进行测试；

步骤3、在岩石试件的上下两个加载面上均匀涂抹凡士林，使用水平仪对加载头进行整平，然后将岩石试件放置在组装好的下加载面上，上加载面可根据需要确定放置刚性加载板或安装单元加载轴，并使装置上下加载面和试件上下表面紧密接触，同时安装好链式引伸计和其他传感器，然后施加约5kN的初始应力；

步骤4、通过计算机打开视频记录模块的4个摄像头，根据采集的视频画面调节摄像头至合适角度，开始视频记录，同时关闭所有安全防护格栅；

步骤5、打开液压泵和所有传感器，通过手动改变传感器参数的方式确定传感器是否正常工作，确保无误后将需要调零的参数统一调零；

步骤6、打开计算机上的控制软件，将步骤1得到的加载参数、Weibull分布参数以及传感器采集频率参数输入控制软件，通过软件控制多单元轴压加载模块开始对岩石试件进行加载；

步骤7、保载直至岩石试件完全破坏，在此过程中由数据采集模块和视频记录模块实时记录试件的应力和应变信息、各个单元加载轴的流量和压力变化数据以及岩石试件的动态变化图；

步骤8、单次实验结束后取出已破坏岩石试件，对其进行观察、拍照、记录；

步骤9、选取新的岩石试件，根据实验方案调整加载条件并重复步骤1至步骤8。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

(1)本发明研制一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，可进行岩石多单元非均匀单轴加载蠕变力学实验，解决了缺少实验室用岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验设备的问题。

(2)本发明提出了一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验方法，此方法通过Weibull分布轴压的方式提供多单元非均匀轴向应力，使岩石试件处于多单元非均匀单轴加载环境，充分考虑了岩石的各向异性及实际受力状态，有益于对处于非均匀应力场环境中的岩体真实的蠕变效应和蠕变破坏模式进行更为深入、科学的实验研究。

(3)本发明根据不同实验要求，可实施不同Weibull分布参数下的多单元非均匀单轴加载蠕变实验，便于和数值模拟相结合。

(4)本发明与现有技术相比，在记录应变数据时考虑装置的柔度影响，自动减去来自装置自身的应变值，进行了柔度校正，并根据液体流量计的读数计算出每个单元加载轴中加载头的位移，可以验证所测得的应变数据的准确性。

(5)本发明中的稳压模块中的稳压技术充分和各模块之间的布置距离充分考虑实验实际操作过程中外界环境冲击以及压力系统较长时间运行对实验数据的影响，并且稳压的精度通过计算机进行精确控制，大大提高了试验数据的准确性。

(6)本发明中的视频记录模块采用4个角度的摄像头对岩石试件整个实验过程中的动态变化进行记录，并能将数据处理为全景视频，十分便于和数值模拟的结果进行比对验证。

附图说明

图1为本发明岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置的结构示意图；

图2为本发明实验装置多单元轴压加载模块不同截面形状多孔轴套结构示意图；

图3为本发明实验装置单元轴压加载模块单一加载单元结构示意图；

图4为实施例(单轴加载蠕变实验时)中试件的受力示意图。

图5为实施例(单轴加载蠕变实验时)中不同参数条件下Weibull分布示意图。

图中，1-高刚度框架；2-地面台座；3-多单元轴压加载模块；31-加载头；32-单元加载轴；33-液体流量计；34-液体压力计；35-电磁控制阀；36-逆止阀；37-多孔轴套；4-轴压Weibull分布模块；5-稳压控制模块；6-数据采集模块；7-视频记录模块；8-安全防护格栅；9-液压泵；10-吸震垫；11-耐高压液压管；12-数据传输线；13-岩石试件；14-计算机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受附图和实施例所限。

图1为本发明岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置的结构示意图，图2为本发明实验装置多单元轴压加载模块不同截面形状多孔轴套结构示意图，图3为本发明实验装置单元轴压加载模块单一加载单元结构示意图，图4为实施例(单轴加载蠕变实验时)中试件的受力示意图，图5为实施例(单轴加载蠕变实验时)中不同参数条件下Weibull分布示意图。如图所示：

一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，包括高刚度框架1、多单元轴压加载模块3、轴压Weibull分布模块4、稳压控制模块5、数据采集模块6、视频记录模块7、安全防护格栅8和液压泵9；

所述高刚度框架1为实验装置中多单元轴压加载模块3、视频记录模块7和安全防护格栅8提供安装位置以及装置整体的低相对柔度状态，所述多单元轴压加载模块3为实验装置提供多单元非均匀轴向压力，所述轴压Weibull分布模块4为多单元轴压加载模块提供经过Weibull分布的压力，所述稳压控制模块5为轴压Weibull分布模块4提供稳定压力，所述数据采集模块6用于采集实验过程中的应力和应变信息，所述视频记录模块7用于实时记录实验过程中岩石试件的动态变化；所述安全防护格栅8为实验过程中的人员和设备提供防护，所述液压泵9为稳压控制模块5提供液压动力；所述实验装置自带后备电源，电源容量可供使用至少48h；所述实验装置中多单元轴压加载模块3、轴压Weibull分布模块4、稳压控制模块5以及液压泵9之间均采用耐高压液压管连接。

所述高刚度框架1通过粗螺栓固定安装于地面台座2上，地面台座2安装于地面上，对高刚度框架1起到支撑固定的作用；同时用于连接来自轴压Weibull分布模块4的耐高压液压管11；高刚度框架1所用材料的刚度值不小于5000kN/mm。

所述多单元轴压加载模块3是整个实验装置的运动部分，通过数据传输线12和数据采集模块6直接相连，与轴压Weibull分布模块4通过地面台座2中的耐高压液压管11连接，安装于高刚度框架1的底部，纵向布置，使用液压作为动力来源，采用伺服控制方式；多单元轴压加载模块3包括呈中心对称分布的多孔轴套37、单元加载轴32、加载头31和水平仪，用于向试件施加垂直向上的多单元非均匀轴向应力；所述多孔轴套37的截面形状可为截面积不同的标准矩形或圆形，可满足不同截面和不同截面积试件实验的需求；所述单元加载轴32包括液压缸、液体流量计33、液体压力计34、电磁控制阀35和逆止阀36，所有的单元加载轴32相互独立，由电磁控制阀35控制压力大小；所述加载头31具有多种几何形状，可满足由不同典型颗粒单元组成试件的需求，加载头31可沿竖直方向运动，用于向岩石试件13施加法向的多单元非均匀轴向应力；所有液体流量计33和液体压力计34均通过数据传输线接入计算机14；所述水平仪用于进行加载前的整平。

所述轴压Weibull分布模块4安装于吸震垫10上，距离地面台座2的距离为3m，距离稳压控制模块5的距离为2m；通过数据传输线12和数据采集模块6直接相连，轴压Weibull分布模块4输入端通过耐高压液压管11与稳压控制模块5相连，输出端通过耐高压液压管11与多单元轴压加载模块33相连，轴压Weibull分布模块4包括控制模块和执行模块，其中控制模块用来控制轴压Weibull分布的参数，执行模块用来根据控制模块收到的信号，对经由稳压控制模块5输出的稳定液压流作Weibull分布处理，并通过耐高压液压管11将经过Weibull分布的液压流传导至多单元轴压加载模块3；Weibull分布的相关参数通过计算机14输入，由电液伺服阀进行调节。

所述稳压控制模块5安装于吸震垫10上，通过数据传输线12和数据采集模块6直接相连，并通过耐高压液压管11前端与液压泵9相连，后端与轴压Weibull分布模块4相连；稳压控制模块5包括控制模块和执行模块，其中控制模块用来控制输出稳定压力的精度，执行模块用来根据控制模块收到的信号通过不同精度电液稳压阀，对来自液压泵的波动液压流进行稳压处理，消除实验实际操作过程中仪器液压波动对实验数据的影响，稳压的精度通过计算机进行精确控制。

所述数据采集模块6包括传感器、数据传输线、计算机和显示屏，数据采集模块6通过数据传输线12分别与多单元轴压加载模块3、轴压Weibull分布模块4、稳压控制模块5、视频记录模块7和液压泵9相连，其与数据传输线的接口均为RS232串行接口；所有传感器均有两组；位移传感器中横向位移传感器采用链式位移计；数据传输线为屏蔽线，可有效隔离其他电子设备产生的干扰信号，同时大幅降低信号传输过程中的损耗；所述实验装置中的应变数据在记录时考虑装置的柔度影响，自动减去来自装置自身的柔度，进行柔度校正；通过液体流量计的读数计算出每个单元加载轴中加载头的位移，以此来验证所测得的应变数据的准确性。

所述视频记录模块7安装于高刚度框架上部，通过数据传输线和计算机14相连，4个摄像头通过磁性表座安装在高刚度框架1上，所述摄像头自带补光灯且可任意调节角度和镜头朝向，光圈大小可调节；四个摄像头分别布置在被测试试件的四个方向上，视频记录频率可调，范围为0.01～50Hz，视频可后期处理为全景视频，便于和数值模拟的结果进行比对。

所述安全防护格栅8有四组，分别通过铰链安装于高刚度框架的四个立柱上，由高强度玻璃和钢丝网组成，分别位于四个方向上，将高刚度框架内的实验区完全罩住。

所述液压泵9安装于吸震垫10上，通过数据传输线12与数据采集模块6直接相连，并通过耐高压液压管11和稳压控制模块5相连；液压泵9为整个加载系统提供液压动力，同时减小液压泵工作时产生的冲击对实验的影响；所述实验装置中含液压模块均采用耐高压液压管11连接。

一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1、对于具体的工程岩体，根据实际取样区域的地质条件建立数值模型，并通过数值模拟计算所得结果和单轴压缩实验结果来确定单轴加载蠕变实验所用岩石试件13的加载参数、Weibull分布参数以及传感器采集频率；

步骤2、根据岩石试件的截面积形状、大小、典型晶粒单元组成来选择对应的多孔轴套37、单元加载轴32和加载头31，将单元加载轴32、加载头31和所选的多孔轴套37组装起来，连接好液体流量计33、液体压力计34、电磁控制阀35、逆止阀36以及数据传输线12并进行测试；

步骤3、在岩石试件13的上下两个加载面上均匀涂抹凡士林，使用水平仪对加载头31进行整平，然后将岩石试件13放置在组装好的下加载面上，上加载面可根据需要确定放置刚性加载板或安装单元加载轴，并使装置上下加载面和试件上下表面紧密接触，同时安装好链式引伸计和其他传感器，然后施加约5kN的初始应力；

步骤4、通过计算机14打开视频记录模块7的4个摄像头，根据采集的视频画面调节摄像头至合适角度，开始视频记录，同时关闭所有安全防护格栅8；

步骤5、打开液压泵9和所有传感器，通过手动改变传感器参数的方式确定传感器是否正常工作，确保无误后将需要调零的参数统一调零；

步骤6、打开计算机14上的控制软件，将步骤1得到的加载参数、Weibull分布参数以及传感器采集频率参数输入控制软件，通过软件控制多单元轴压加载模块3开始对岩石试件13进行加载；

步骤7、保载直至岩石试件13完全破坏，在此过程中由数据采集模块6和视频记录模块7实时记录试件的应力和应变信息、各个单元加载轴的流量和压力变化数据以及岩石试件13的动态变化图；

步骤8、单次实验结束后取出已破坏岩石试件13，对其进行观察、拍照、记录；

步骤9、选取新的岩石试件，根据实验方案调整加载条件并重复步骤1至步骤8。

图4为实施例(单轴加载蠕变实验时)中试件的受力示意图，如图4所示，试件所受的加载力是经过Weibull分布之后的轴向加载力，与传统加载方法相比，将一个总的轴向加载力F离散为为F1、F2、F3、F4、F5、F6……等的合力，可以给岩石试样提供更加真实的受力条件。

图5为实施例(单轴加载蠕变实验时)中不同参数条件下Weibull分布示意图，如图5所示，在不同的岩石试样所处的不同环境状况下，可以选择不同的Weibull分布参数，充分考虑岩石试样的各向异性所处实际受载环境对蠕变实验结果的影响，测得更接近实际情况的蠕变实验结果。

Claims (9)

1.一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：包括高刚度框架、多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块、数据采集模块、视频记录模块、安全防护格栅和液压泵；

所述高刚度框架为实验装置中多单元轴压加载模块、视频记录模块和安全防护格栅提供安装位置以及装置整体的低相对柔度状态，所述多单元轴压加载模块为实验装置提供多单元非均匀轴向压力，所述轴压Weibull分布模块为多单元轴压加载模块提供经过Weibull分布的压力，所述稳压控制模块为轴压Weibull分布模块提供稳定压力，所述数据采集模块用于采集实验过程中的应力和应变信息，所述视频记录模块用于实时记录实验过程中岩石试件的动态变化；所述安全防护格栅为实验过程中的人员和设备提供防护，所述液压泵为稳压控制模块提供液压动力；所述实验装置自带后备电源，电源容量可供使用至少48h；所述实验装置中多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块以及液压泵之间均采用耐高压液压管连接；

所述多单元轴压加载模块是整个实验装置的运动部分，通过数据传输线和数据采集模块直接相连，与轴压Weibull分布模块通过地面台座中的耐高压液压管连接，安装于高刚度框架的底部，纵向布置，使用液压作为动力来源，采用伺服控制方式；多单元轴压加载模块包括呈中心对称分布的多孔轴套、单元加载轴、加载头和水平仪，用于向试件施加垂直向上的多单元非均匀轴向应力；所述多孔轴套的截面形状可为截面积不同的标准矩形或圆形，可满足不同截面和不同截面积试件实验的需求；所述单元加载轴包括液压缸、液体流量计、液体压力计、电磁控制阀和逆止阀，所有的单元加载轴相互独立，由电磁控制阀控制压力大小；所述加载头具有多种几何形状，可满足由不同典型颗粒单元组成试件的需求，加载头可沿竖直方向运动，用于向岩石试件施加法向的多单元非均匀轴向应力；所有液体流量计和液体压力计均通过数据传输线接入计算机；所述水平仪用于进行加载前的整平。

2.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述高刚度框架通过粗螺栓固定安装于地面台座上，地面台座安装于地面上，对高刚度框架起到支撑固定的作用；同时用于连接来自轴压Weibull分布模块的耐高压液压管；高刚度框架所用材料的刚度值不小于5000kN/mm。

3.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述轴压Weibull分布模块安装于吸震垫上，距离地面台座的距离为3m，距离稳压控制模块的距离为2m；通过数据传输线和数据采集模块直接相连，轴压Weibull分布模块输入端通过耐高压液压管与稳压控制模块相连，输出端通过耐高压液压管与多单元轴压加载模块相连，轴压Weibull分布模块包括控制模块和执行模块，其中控制模块用来控制轴压Weibull分布的参数，执行模块用来根据控制模块收到的信号，对经由稳压控制模块输出的稳定液压流作Weibull分布处理，并通过耐高压液压管将经过Weibull分布的液压流传导至多单元轴压加载模块；Weibull分布的相关参数通过计算机输入，由电液伺服阀进行调节。

4.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述稳压控制模块安装于吸震垫上，通过数据传输线和数据采集模块直接相连，并通过耐高压液压管前端与液压泵相连，后端与轴压Weibull分布模块相连；稳压控制模块包括控制模块和执行模块，其中控制模块用来控制输出稳定压力的精度，执行模块用来根据控制模块收到的信号通过不同精度电液稳压阀，对来自液压泵的波动液压流进行稳压处理，消除实验实际操作过程中仪器液压波动对实验数据的影响，稳压的精度通过计算机进行精确控制。

5.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述数据采集模块包括传感器、数据传输线、计算机和显示屏，数据采集模块通过数据传输线分别与多单元轴压加载模块、轴压Weibull分布模块、稳压控制模块、视频记录模块和液压泵相连，其与数据传输线的接口均为RS232串行接口；所有传感器均有两组；位移传感器中横向位移传感器采用链式位移计；数据传输线为屏蔽线，可有效隔离其他电子设备产生的干扰信号，同时大幅降低信号传输过程中的损耗；所述实验装置中的应变数据在记录时考虑装置的柔度影响，自动减去来自装置自身的柔度，进行柔度校正；通过液体流量计的读数计算出每个单元加载轴中加载头的位移，以此来验证所测得的应变数据的准确性。

6.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述视频记录模块安装于高刚度框架上部，通过数据传输线和计算机相连，四个摄像头通过磁性表座安装在高刚度框架上，所述摄像头自带补光灯且可任意调节角度和镜头朝向，光圈大小可调节；四个摄像头分别布置在被测试试件的四个方向上，视频记录频率可调，范围为0.01~50Hz，视频可后期处理为全景视频，便于和数值模拟的结果进行比对。

7.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述安全防护格栅有四组，分别通过铰链安装于高刚度框架的四个立柱上，由高强度玻璃和钢丝网组成，分别位于四个方向上，将高刚度框架内的实验区完全罩住。

8.根据权利要求1所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置，其特征在于：所述液压泵安装于吸震垫上，通过数据传输线与数据采集模块直接相连，并通过耐高压液压管和稳压控制模块相连；液压泵为整个加载系统提供液压动力，同时减小液压泵工作时产生的冲击对实验的影响；所述实验装置中含液压模块均采用耐高压液压管连接。

9.一种权利要求1至8任一项所述的岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对于具体的工程岩体，根据实际取样区域的地质条件建立数值模型，并通过数值模拟计算所得结果和单轴压缩实验结果来确定单轴加载蠕变实验所用岩石试件的加载参数、Weibull分布参数以及传感器采集频率；

步骤2、根据岩石试件的截面积形状、大小、典型晶粒单元组成来选择对应的多孔轴套、单元加载轴和加载头，将单元加载轴、加载头和所选的多孔轴套组装起来，连接好液体流量计、液体压力计、电磁控制阀、逆止阀以及数据传输线并进行测试；

步骤3、在岩石试件的上下两个加载面上均匀涂抹凡士林，使用水平仪对加载头进行整平，然后将岩石试件放置在组装好的下加载面上，上加载面可根据需要确定放置刚性加载板或安装单元加载轴，并使装置上下加载面和试件上下表面紧密接触，同时安装好链式引伸计和其他传感器，然后施加约5kN的初始应力；

步骤4、通过计算机打开视频记录模块的4个摄像头，根据采集的视频画面调节摄像头至合适角度，开始视频记录，同时关闭所有安全防护格栅；

步骤5、打开液压泵和所有传感器，通过手动改变传感器参数的方式确定传感器是否正常工作，确保无误后将需要调零的参数统一调零；

步骤6、打开计算机上的控制软件，将步骤1得到的加载参数、Weibull分布参数以及传感器采集频率参数输入控制软件，通过软件控制多单元轴压加载模块开始对岩石试件进行加载；

步骤7、保载直至岩石试件完全破坏，在此过程中由数据采集模块和视频记录模块实时记录试件的应力和应变信息、各个单元加载轴的流量和压力变化数据以及岩石试件的动态变化图；

步骤8、单次实验结束后取出已破坏岩石试件，对其进行观察、拍照、记录；

步骤9、选取新的岩石试件，根据实验方案调整加载条件并重复步骤1至步骤8。

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