CN205175831U - 基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置，将岩石试样（1）放置于试样固定装置（3）处固定；向承压桶（2）注满纯净水，密封固定好承压桶以后，水压加载系统轴通过水压接口向承压桶（2）注水以提高试样围水压力；轴向加载系统对轴压连杆（8）加载轴向压力，岩石试样发生流变；将位移测量工具放置于测量尺固定杆（5）以测量岩石流变位移。本装置的创新之处在于：能通过静水压加载系统直接向试样表面施加环向水压荷载，从而能够真实地模拟实际工程中岩石类材料在水压和渗流场作用下的三向受力状态及其变形特性；承压桶密封性能好，其内水压能够保持长期稳定，有利于蠕变实验的顺利进行。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩石三轴流变实验设备，尤其涉及一种基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置，能够进行真实水环境下的岩石三轴流变实验。
背景技术
在矿山、水利、交通的领域，需要修建的深部地下工程日趋增多。随着深度的增加，地应力的增大、地质条件的复杂化、水头压力和涌水量的增大、地温升高等因素显现，为了研究深部工程岩体的力学特性，最直接、最经济的途径是开展室内实验通过实验获得复杂地质条件下岩石的长期强度及时效变形特性，以便确保工程长期稳定及安全运营。
深部岩体处于三向高应力状态，呈现出与低应力时不一样的变形强度特性：①流变特性明显增大，在较大的应力差条件下，即使硬岩也会发生明显的流变效应；②强度曲线的非线性特征，在低围压下，岩石大都服从线性Mohr-Coulomb强度准则，但在高围压呈现出明显的非线性；③延性破坏特征，在较低围压下强度峰值后表现为脆性破坏的岩石，随着围压的提高逐渐转化为延性破坏。因此，深部岩石工程近场围岩在开挖卸荷后会产生明显的瞬时变形和时效变形。
目前，有关岩石变形强度的研究大都基于常规加载试验，但岩石在加载与卸荷条件下的力学特性存在明显差异，特别是高应力状态下尤为明显。主要表现为：①力学参数不同，加卸荷试验得到的力学参数存在明显差异，卸荷应力状态下，受拉损伤起重要作用，岩体强度参数明显偏低；②屈服条件及强度准则不同，不同的力学状态下，岩石强度准则存在明显区别。
由于矿井采空区一般被地下水淹没，很多情况下，被淹没岩石直接暴露于地下水之中并且该部分地下水具有一定的水压力。
室内实验具有能够长期观察、可严格控制实验条件、能够反复使用和实验成本低等优点，受到广泛应用，但是由于岩石工程处于复杂地质及应力条件下，简单应力状态下的岩石流变实验无法完全反映工程实际中的真实情况，因此，可真实模拟现场条件的岩石三轴流变实验研究就变得尤为重要。
常规三轴流变实验系统无法模拟真实的现场环境，容易造成较大的实验误差。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决传统岩石三轴流变装置无法模拟工程现场实际情况的问题，提供一种考虑真实水环境作用下的岩石三轴流变装置，通过上述实验装置，能够更加合理地、客观地、精确地反应深部水位线以下的岩石流变过程。
本实用新型采用以下技术方案：基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置，包括岩石试样（1）、承压桶（2）、试件固定装置（3）、压盘底座（4）、流变测量尺固定装置（5）、承压桶桶盖（7）、轴压连杆（8）、水压接口（9）。承压桶内设置固定装置（3）和压盘底座（4），未包裹塑料薄膜的岩石试样（1）固定于试样固定装置（3）；承压桶（2）注满纯净水，承压桶盖上设置水压接口（9），密封固定好承压桶，设置水压加载系统通过水压接口（9）提升试样围水压力。
承压桶（2）为主体装置，用于承受水压和轴压进行岩石流变实验。承压桶（2）通过水压接口（9）和外水压系统对接，能够控制承压桶内的水头压力。承压桶（2）通过（8）轴压连杆和外轴压系统对接，从而提供所需的流变轴向压力。
承压桶（2）能够承受恒大的水压力，密封性能很好，能够提供长期稳定的真实水环境下的岩石流变条件。
本实用新型相对于传统流变装置的优点有一下几点。
能通过静水压加载系统直接向试样表面施加环向水压荷载，从而能够真实地模拟实际工程中岩石类材料在水压和渗流场作用下的三向受力状态及其变形特性，因此可以得到水压力环境中岩石的流变规律。
承压桶密封性能好，水压能够保持长期稳定，有利于蠕变实验的顺利进行。
附图说明
附图1为本实用新型基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置的结构示意图。
图中编号对应的原件名称为：岩石试样（1）、承压桶（2）、试件固定装置（3）、压盘底座（4）、流变测量尺固定装置（5）、固定杆（6）、承压桶桶盖（7）、轴压连杆（8）、水压接口（9）。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
如附图1所示，基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置，包括设置在岩石试样（1）下方的压盘底座（4）和岩石试样固定装置（3），所述岩石试样（1）为圆柱形结构，其规格为Φ25×50mm，Φ50×100mm。
实验前，先将需要实验的岩样进行加工，依据实验需要加工成规格为Φ25×50mm，Φ50×100mm的标准试件（1）。
使用所述的基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置，包括如下步骤：
步骤一：拿取试件并确认该试件无破损、裂痕，并确保试件上下两面平行。
步骤二：确保承压桶（2）内清洁、无异物。
步骤三：将压盘底座（4）放入承压桶内，将试件固定装置（3）放在压盘底座上固定好，再将岩石试样（1）放入承压桶内，注意实验要紧贴压盘底座，并且保证试件固定装置（3）和岩石试样（1）均处于承压桶中心线上。
步骤四：将连有轴压连杆（8）的承压桶桶盖（7）放置在承压桶上，桶盖上所有螺纹孔均要与承压桶的螺纹孔对齐，然后连接螺栓，禁锢螺栓时注意对角紧固。
步骤五：安装流变位移测量值与测量尺固定杆上面，以便测量实验期间岩石试样发生的轴向变形长度。
步骤六：将水压接口（9）和外水压系统对接以便精确控制桶内水压力，最后将流变装置置于轴压水压系统内进行实验。
步骤七：实验完成后，拆除螺栓时注意对角拆除，取出试验完的试件。
Claims (1)
1.基于真实水环境的岩石三轴流变实验装置，其特征在于：包括岩石试样（1）、承压桶（2）、试件固定装置（3）、压盘底座（4）、流变测量尺固定装置（5）、承压桶桶盖（7）、轴压连杆（8）、水压接口（9）；承压桶内设置固定装置（3）和压盘底座（4），未包裹塑料薄膜的岩石试样（1）设置于试样固定装置（3）内；承压桶（2）注满纯净水，承压桶盖上设置水压接口（9），密封固定好承压桶，设置水压加载系统，通过水压接口（9）提升装置内的水围压。
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2015
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