溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，包括凍脹力測(cè)試裝置和滲透測(cè)試裝置；滲透測(cè)試裝置包括裝載待測(cè)巖石試件的壓力室、壓力加載裝置、滲透壓加壓及測(cè)量裝置、水浴加熱裝置、超聲損傷測(cè)試裝置和數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明公開(kāi)了溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法，利用凍脹力測(cè)試裝置對(duì)巖石進(jìn)行反復(fù)凍融實(shí)驗(yàn)后測(cè)量該巖石試件的凍脹力變化，再將巖石放置于壓力室內(nèi)，利用壓力加載裝置對(duì)巖石試件施加壓力、在不同溫度的流動(dòng)液體和壓力作用下，實(shí)現(xiàn)巖石滲透系數(shù)k的測(cè)定和超聲波波速傳播時(shí)間t的測(cè)定，從而研究巖石的滲透性和損傷情況。
【專利說(shuō)明】溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石滲透測(cè)試裝置及測(cè)試方法，尤其涉及溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在寒區(qū)的富水區(qū)地下隧道修建過(guò)程中，在開(kāi)挖擾動(dòng)下圍巖應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行二次分布，同時(shí)存在溫度、滲流對(duì)圍巖影響的問(wèn)題，這些因素共同作用下給工程安全帶來(lái)重大影響。對(duì)這類問(wèn)題的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)，需要對(duì)復(fù)雜耦合條件下巖石的滲透性和損傷特性進(jìn)行深入探索研究。從巖石溫度、應(yīng)力和滲流多場(chǎng)耦合和損傷相結(jié)合的角度出發(fā)，才能夠更好地從根本上解決工程中遇到的問(wèn)題。
[0003]巖體的滲透系數(shù)不僅是巖體介質(zhì)本身特征的函數(shù)，也是表征通過(guò)巖體介質(zhì)中流動(dòng)的流體的特征函數(shù)，滲透系數(shù)與流體的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)成反比，而運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)又是溫度的函數(shù)。巖體的滲透系數(shù)是液體溫度的函數(shù)，溫度通過(guò)影響巖體的滲透系數(shù)而影響滲流場(chǎng)的分布，同時(shí)由于溫度差形成的溫度勢(shì)梯度本身也會(huì)造成水的流動(dòng)，由于溫度勢(shì)本身就是較為復(fù)雜的問(wèn)題，溫度對(duì)水流運(yùn)動(dòng)也有影響。
[0004]研究巖石多場(chǎng)耦合作用下滲透性、損傷特性具有重要的實(shí)際意義。對(duì)于這種復(fù)雜耦合作用下的研究，離不開(kāi)試驗(yàn)設(shè)備的創(chuàng)新和研究。目前，關(guān)于耦合條件下的試驗(yàn)設(shè)備已有不少，但是沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試性能良莠不齊，很少部分的試驗(yàn)設(shè)備能夠供人們普遍使用，大多研制也只是停留在特定問(wèn)題的研究。了解已有公開(kāi)介紹的試驗(yàn)設(shè)備，涉及溫度、應(yīng)力、環(huán)向滲流作用，并且能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量巖石損傷的試驗(yàn)裝置還沒(méi)有見(jiàn)到公開(kāi)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，包括凍脹力測(cè)試裝置，以及與所述凍脹力測(cè)試裝置配合使用的滲透測(cè)試裝置；
[0006]所述滲透測(cè)試裝置包括裝載待測(cè)巖石試件的壓力室、壓力加載裝置、滲透壓加壓及測(cè)量裝置、水浴加熱裝置、超聲損傷測(cè)試裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；所述壓力加載裝置、滲透壓加壓及測(cè)量裝置、超聲損傷測(cè)試裝置和數(shù)據(jù)采集裝置分別與壓力室相連接，所述水浴加熱裝置與滲透壓加壓及測(cè)量裝置相連接。
[0007]所述壓力室的底部固定連接有液壓油缸；所述壓力加載裝置包括:油箱，所述油箱內(nèi)設(shè)置有出油過(guò)濾器和回油過(guò)濾器，所述出油過(guò)濾器和回油過(guò)濾器分別與電磁換向閥相連接，所述電磁換向閥通過(guò)出油管和回油管與液壓油缸相連接；出油過(guò)濾器和電磁換向閥之間依次設(shè)置有液壓油泵和單向閥I，所述電磁換向閥與液壓油缸之間依次設(shè)置有截止閥I和遠(yuǎn)程調(diào)速閥；所述電磁換向閥與回油過(guò)濾器之間設(shè)置有先導(dǎo)溢流閥和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥。
[0008]所述滲透壓加壓及測(cè)量裝置包括液壓水泵、截止閥I1、單向閥II，所述液壓水泵與壓力室的進(jìn)液口相連通，所述液壓水泵與壓力室之間依次設(shè)置有單向閥II和截止閥II，所述截止閥II與壓力室之間設(shè)置有滲透壓壓力表。
[0009]所述壓力室包括一中空的容納巖石試件的缸體，所述缸體內(nèi)部的底部和頂部分別活動(dòng)連接有傳力柱I和傳力柱II，所述傳力柱I和傳力柱II分別沿所述缸體向外延伸，所述傳力柱I和傳力柱II之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件的容納空間，所述傳力柱I的上端面和傳力柱II的下端面上分別設(shè)置有凹槽I和凹槽II，所述凹槽I和凹槽II內(nèi)設(shè)置有橡膠密封圈，所述缸體上設(shè)置有上端蓋和下端蓋，所述上端蓋和下端蓋與缸體之間設(shè)置有多個(gè)密封圈。
[0010]所述傳力柱I和傳力柱II內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭I和超聲波探頭II，所述超聲波探頭I和超聲波探頭II與所述超聲損傷測(cè)試裝置相連接。
[0011 ] 所述缸體具有進(jìn)液口和出液口，所述缸體通過(guò)進(jìn)液口與所述液壓水泵相連接，所述出液口連接有流量計(jì)。
[0012]所述數(shù)據(jù)采集裝置包括位移傳感器和壓力傳感器。
[0013]一種溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0014]步驟1:將標(biāo)準(zhǔn)巖石預(yù)制成各種具有不同排布裂隙的中空的巖石試件；
[0015]步驟2:將步驟I中預(yù)制的巖石試件裝載在凍脹力測(cè)試裝置內(nèi)，進(jìn)行反復(fù)凍融，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)反復(fù)凍融過(guò)程中巖石試件的凍脹力變化；
[0016]步驟3:將巖石試件從凍脹力測(cè)試裝置內(nèi)取出，裝載在壓力室內(nèi)，利用軸向加載裝置對(duì)巖石試件施加預(yù)設(shè)定壓力，將巖石試件被密封設(shè)置在缸體內(nèi)；
[0017]步驟4:啟動(dòng)水浴加熱裝置調(diào)節(jié)試驗(yàn)所需的液體溫度T，為滲透壓下檢測(cè)提供滲透液；
[0018]步驟5:利用滲透壓加壓及測(cè)量裝置對(duì)巖石試件施加滲透壓，測(cè)量缸體內(nèi)液體的滲出量Q ;同時(shí)利用超聲損傷測(cè)試裝置測(cè)定在滲透壓作用下的聲波在巖石試件中的初始傳播時(shí)間tQ ；
[0019]步驟6:對(duì)巖石試件施加軸向壓力，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器采集位移數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；通過(guò)超聲損傷測(cè)試裝置記錄加載過(guò)程中聲波的傳播時(shí)間t和不同液體溫度T下液體的滲流量Q，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)聲波傳播時(shí)間t計(jì)算出波速，根據(jù)測(cè)量的滲透壓力P和滲流量Q計(jì)算滲透率k，從而分析在溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用巖石滲透性的變化情況。
[0020]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明公開(kāi)了溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法，利用凍脹力測(cè)試裝置對(duì)巖石進(jìn)行反復(fù)凍融實(shí)驗(yàn)后測(cè)量該巖石試件的凍脹力變化，再將巖石放置于壓力室內(nèi)，利用壓力加載裝置對(duì)巖石試件施加壓力、在不同溫度的流動(dòng)液體和壓力作用下，實(shí)現(xiàn)巖石滲透系數(shù)k的測(cè)定和超聲波波速傳播時(shí)間t的測(cè)定，從而研究巖石的滲透性和損傷情況。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0022]圖1為本發(fā)明中巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明中滲透測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明中壓力室與本發(fā)明系統(tǒng)中多個(gè)裝置的連接示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明中凍脹力測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明中壓力室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明中壓力加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖7本發(fā)明中滲透壓加壓及測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為本發(fā)明中巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法的流程圖。
[0030]圖中:100.凍脹力測(cè)試裝置；200.滲透測(cè)試裝置；1.壓力加載裝置；2.壓力室；
3.滲透壓加壓及測(cè)量裝置；4.水浴加熱裝置；5.超聲損傷測(cè)試裝置；6.數(shù)據(jù)采集裝置；2-1.液壓油缸；10.出油管；11.油箱；11-1.出油過(guò)濾器；11-2.回油過(guò)濾器；12.液壓油泵；13.單向閥Il ;14.截止閥I ;15.遠(yuǎn)程調(diào)速閥；17.電磁換向閥；18.先導(dǎo)溢流閥；19.遠(yuǎn)程調(diào)壓閥；10.1.回油管；31.液壓水泵；32.截止閥II;33.單向閥II;34.滲透壓壓力表；20.缸體；20-1.傳力柱I ;20-2.傳力柱II ；27.容納空間；20.I凹槽I ;20.2凹槽II ;20.3.橡膠密封圈；20.4.上端蓋；20.5下端蓋；20.6密封圈；12_1.超聲波探頭I ;12_2.超聲波探頭II ;20.7進(jìn)液口 ；20.8出液口 ；23.流量計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述:
[0032]如圖1所示，一種巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，包括凍脹力測(cè)試裝置100和滲透測(cè)試裝置200，在本發(fā)明中凍脹力測(cè)試裝置100為申請(qǐng)?zhí)?2013206217889，專利名稱:一種飽水巖石凍脹力實(shí)時(shí)在線測(cè)試裝置中公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)，如圖4所示為本發(fā)明中凍脹力測(cè)試裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖，如專利號(hào)2013206217889公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中的圖形所示。選取現(xiàn)場(chǎng)巖石試樣，加工成中空的標(biāo)準(zhǔn)巖石試件，并預(yù)制不同組合形式的裂隙，通過(guò)凍脹力測(cè)試裝置100來(lái)測(cè)量巖石試件在凍融過(guò)程中的凍脹力的大小。本系統(tǒng)將凍脹力測(cè)試裝置100與滲透測(cè)試裝置200配合使用。
[0033]進(jìn)一步的，如圖2和圖3所示，滲透測(cè)試裝置200包括:裝載待測(cè)巖石試件的壓力室2、壓力加載裝置1、滲透壓加壓及測(cè)量裝置3、水浴加熱裝置4、超聲損傷測(cè)試裝置5和數(shù)據(jù)采集裝置6，壓力加載裝置I與壓力室2相連接，滲透壓加壓及測(cè)量裝置3、超聲損傷測(cè)試裝置5和數(shù)據(jù)采集裝置6分別與壓力室2相連接，數(shù)據(jù)采集裝置6可以是計(jì)算機(jī)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及計(jì)算。水浴加熱裝置4與滲透壓加壓及測(cè)量裝置3相連接。其中壓力室2為申請(qǐng)?zhí)枮?2013206173626，名稱為:一種巖石損傷和滲透測(cè)試裝置中公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。如圖5所示為本發(fā)明中壓力室2的結(jié)構(gòu)示意圖。在使用時(shí)將壓力室固定在架體上。在本發(fā)明中將壓力室2的底部連接有液壓油缸2-1，如圖3所示，壓力室2通過(guò)液壓油缸2-1與壓力加載裝置I相連接。
[0034]進(jìn)一步的，如圖6所示，壓力加載裝置I包括:油箱11，所述油箱11內(nèi)設(shè)置有出油過(guò)濾器11-1和回油過(guò)濾器11-2，所述出油過(guò)濾器11-1和回油過(guò)濾器11-2分別與電磁換向閥17相連接，所述電磁換向閥17通過(guò)出油管10和回油管10.1與液壓油缸2-1相連接。[0035]進(jìn)一步的，如圖3和圖6所示，出油過(guò)濾器11-1和電磁換向閥17之間依次設(shè)置有液壓油泵12和單向閥113，所述電磁換向閥17與液壓油缸2-1之間依次設(shè)置有截止閥114和遠(yuǎn)程調(diào)速閥15 ;所述電磁換向閥17與回油過(guò)濾器11-2之間設(shè)置有先導(dǎo)溢流閥18和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥19。
[0036]進(jìn)一步的，如圖3和如圖7所示，滲透壓加壓及測(cè)量裝置3包括液壓水泵31、截止閥1132、單向閥1133，所述液壓水泵31與壓力室2的進(jìn)液口相連通，所述液壓水泵31與壓力室2之間依次設(shè)置有單向閥II33和截止閥1132，所述截止閥II32與壓力室2之間設(shè)置有滲透壓壓力表34。
[0037]進(jìn)一步的，如圖3和圖5所示，在工作狀態(tài)下，將壓力室安裝在架體上使用，壓力室2包括一中空的容納巖石試件的缸體20，所述缸體20內(nèi)部的底部和頂部分別活動(dòng)連接有傳力柱120-1和傳力柱1120-2，所述傳力柱120-1和傳力柱II20-2分別沿所述缸體20向外延伸，所述傳力柱120-1和傳力柱II20-2之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件的容納空間27，所述傳力柱120-1的上端面和傳力柱II20-2的下端面上分別設(shè)置有凹槽120.1和凹槽1120.2，所述凹槽120.1和凹槽1120.2內(nèi)設(shè)置有橡膠密封圈20.3，所述缸體20上設(shè)置有上端蓋20.4和下端蓋20.5，所述上端蓋20.4和下端蓋20.5與缸體20之間設(shè)置有多個(gè)密封圈20.6。利用凹槽120.1和凹槽1120.2內(nèi)的橡膠密封圈20.3和多個(gè)密封圈20.6的配合作用，使巖石試件被密封設(shè)置在缸體20內(nèi)。
[0038]進(jìn)一步的，所述傳力柱120-1和傳力柱II20-2內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭112-1和超聲波探頭II12-2，所述超聲波探頭112-1和超聲波探頭II12-2與所述超聲損傷測(cè)試裝置5相連接。
[0039]進(jìn)一步的，所述缸體20具有進(jìn)液口 20.7和出液口 20.8，所述缸體20通過(guò)進(jìn)液口20.7與所述液壓水泵31相連接，所述出液口 20.8連接有流量計(jì)23。通過(guò)進(jìn)液口 20.7將水浴加熱裝置6內(nèi)的液體注入巖石試件內(nèi)，然后通過(guò)出液口 20.8流出，利用流量計(jì)23測(cè)量
滲流量Q。
[0040]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集裝置6包括位移傳感器和壓力傳感器。
[0041]實(shí)施例:該巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試流程如下:首先將巖石試件加工成與本系統(tǒng)的裝置形狀相配合的中空結(jié)構(gòu)，將巖石試件制作成不同形式的特殊裂隙組合，將巖石試件在凍脹力測(cè)試裝置100內(nèi)反復(fù)凍融，利用該裝置具有的測(cè)力傳感器測(cè)量?jī)雒浟Φ拇笮　Ｈ缓髮r石試件從凍脹力測(cè)試裝置100內(nèi)取出，放入滲透測(cè)試裝置200內(nèi)的壓力室2內(nèi)，并且保證壓力室2密封設(shè)置。利用壓力加載裝置I將壓力室2上升到一定高度，保證巖石試件在壓力室2內(nèi)密封，將壓力室2內(nèi)的測(cè)力傳感器讀數(shù)清零，將超聲波探頭112-1和超聲波探頭Π12-2與超聲損傷測(cè)試裝置5相連接，將壓力室2的進(jìn)液口 20.7與液壓水泵31連接，液壓水泵31與水浴加熱裝置4相連接，將水浴加熱裝置4內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)到實(shí)驗(yàn)所需要的溫度。打開(kāi)液壓水泵31，在滲流作用下，利用超聲損傷測(cè)試裝置5和超聲波探頭112-1和超聲波探頭Π12-2測(cè)試聲波傳播時(shí)間初始值。利用壓力加載裝置I對(duì)壓力室2內(nèi)的巖石試件施加壓力，利用壓力表10-1測(cè)量壓力大小，施加滲透壓，利用超聲損傷測(cè)試裝置5和超聲波探頭測(cè)試在滲透壓作用下的聲波傳播時(shí)間。試驗(yàn)中同步記錄聲波傳播時(shí)間、軸向應(yīng)變、荷載大小以及不同溫度下液體的滲流量，利用流量計(jì)23測(cè)量滲流量。
[0042]其中在壓力加載裝置I內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)液壓油泵12工作的電機(jī)116，在滲透壓加壓及測(cè)量裝置3內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)液壓水泵31工作的電機(jī)1135。
[0043]超聲波波速V、滲透率k的計(jì)算方法和公式，如下:
[0044]1.超聲波波速V測(cè)量損傷需要測(cè)定聲波在試件中的傳播時(shí)間，計(jì)算得到聲波波速。在上述測(cè)試過(guò)程中以縱波參數(shù)為主，設(shè)聲波穿過(guò)巖石試件后的首波到達(dá)時(shí)間為Tp，聲波在巖石中的行走距離為L(zhǎng)，則縱波可以表示為:VP = L/Tp。由于超聲波探頭內(nèi)置于傳力柱中，所以需要對(duì)傳力柱中聲波走時(shí)進(jìn)行校正，設(shè)測(cè)得的在傳力柱中聲波走時(shí)為Ttl,則聲速計(jì)算為:VP = L/(Tp-T0)o
[0045]根據(jù)巖石的波速定義損傷變量，損傷變量定義為:
[0046]D = 1-Vp/Vp0
[0047]式中:Vp和Vptl為巖石的聲速及巖石母體的聲速。
[0048]2.滲透率k的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量有瞬態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法2種，穩(wěn)態(tài)法測(cè)量即是在巖石試件的兩端提供穩(wěn)定的壓差，通過(guò)測(cè)量的壓差(或流量)從而獲得巖石的滲透率k，實(shí)驗(yàn)需要的測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)但是測(cè)量精度較高，適合于較大滲透率的巖石。本試驗(yàn)測(cè)試選擇該種測(cè)量方法，根據(jù)穩(wěn)定Darcy定律有計(jì)算公式如下:
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括凍脹力測(cè)試裝置(100)，以及與所述凍脹力測(cè)試裝置(100)配合使用的滲透測(cè)試裝置(200)； 所述滲透測(cè)試裝置(200)包括裝載待測(cè)巖石試件的壓力室(2)、壓力加載裝置(I)、滲透壓加壓及測(cè)量裝置(3)、水浴加熱裝置(4)、超聲損傷測(cè)試裝置(5)和數(shù)據(jù)采集裝置(6)；所述壓力加載裝置(I)、滲透壓加壓及測(cè)量裝置(3)、超聲損傷測(cè)試裝置(5)和數(shù)據(jù)采集裝置(6 )分別與壓力室(2 )相連接，所述水浴加熱裝置(4 )與滲透壓加壓及測(cè)量裝置(3 )相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征還在于:所述壓力室(2)的底部固定連接有液壓油缸(2-1);所述壓力加載裝置(I)包括:油箱(11)，所述油箱(11)內(nèi)設(shè)置有出油過(guò)濾器(11-1)和回油過(guò)濾器(11-2)，所述出油過(guò)濾器(11-1)和回油過(guò)濾器(11-2)分別與電磁換向閥(17)相連接，所述電磁換向閥(17)通過(guò)出油管(10)和回油管(10.1)與液壓油缸(2-1)相連接；出油過(guò)濾器(11-1)和電磁換向閥(17)之間依次設(shè)置有液壓油泵(12)和單向閥I (13)，所述電磁換向閥(17)與液壓油缸(2-1)之間依次設(shè)置有截止閥I (14)和遠(yuǎn)程調(diào)速閥(15);所述電磁換向閥(17)與回油過(guò)濾器(11-2)之間設(shè)置有先導(dǎo)溢流閥(18)和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征還在于:所述滲透壓加壓及測(cè)量裝置(3)包括液壓水泵(31)、截止閥II (32)、單向閥II (33)，所述液壓水泵(31)與壓力室(2)的進(jìn)液口相連通，所述液壓水泵(31)與壓力室(2)之間依次設(shè)置有單向閥II (33)和截止閥II (32)，所述截止閥II (32)與壓力室(2)之間設(shè)置有滲透壓壓力表(34 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征還在于:所述壓力室(2)包括一中空的容納巖石試件的缸體(20)，所述缸體(20)內(nèi)部的底部和頂部分別活動(dòng)連接有傳力柱I `(20-1)和傳力柱II (20-2)，所述傳力柱I (20-1)和傳力柱II (20-2)分別沿所述缸體(20)向外延伸，所述傳力柱I (20-1)和傳力柱II(20-2)之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件的容納空間(27)，所述傳力柱I (20-1)的上端面和傳力柱II (20-2)的下端面上分別設(shè)置有凹槽I (20.1)和凹槽II (20.2)，所述凹槽I (20.1)和凹槽II (20.2)內(nèi)設(shè)置有橡膠密封圈(20.3)，所述缸體(20)上設(shè)置有上端蓋(20.4)和下端蓋(20.5)，所述上端蓋(20.4)和下端蓋(20.5)與缸體(20)之間設(shè)置有多個(gè)密封圈(20.6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征還在于:所述傳力柱I (20-1)和傳力柱II (20-2)內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭I (12-1)和超聲波探頭II (12-2)，所述超聲波探頭I (12-1)和超聲波探頭II (12_2)與所述超聲損傷測(cè)試裝置(5)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征還在于:所述缸體(20)具有進(jìn)液口(20.7)和出液口(20.8)，所述缸體(20)通過(guò)進(jìn)液口( 20.7 )與所述液壓水泵(31)相連接，所述出液口( 20.8 )連接有流量計(jì)(23 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試系統(tǒng)，其特征還在于:所述數(shù)據(jù)采集裝置(6)包括位移傳感器和壓力傳感器。
8.一種溫度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用下巖石損傷與滲透測(cè)試方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:將標(biāo)準(zhǔn)巖石預(yù)制成各種具有不同排布裂隙的中空的巖石試件； 步驟2:將步驟I中預(yù)制的巖石試件裝載在凍脹力測(cè)試裝置(100)內(nèi)，進(jìn)行反復(fù)凍融，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)反復(fù)凍融過(guò)程中巖石試件的凍脹力變化； 步驟3:將巖石試件從凍脹力測(cè)試裝置(100)內(nèi)取出，裝載在壓力室(2)內(nèi)，利用軸向加載裝置(I)對(duì)巖石試件施加預(yù)設(shè)定壓力，將巖石試件被密封設(shè)置在缸體(20)內(nèi)； 步驟4:啟動(dòng)水浴加熱裝置(4)調(diào)節(jié)試驗(yàn)所需的液體溫度T，為滲透壓下檢測(cè)提供滲透液； 步驟5:利用滲透壓加壓及測(cè)量裝置(3)對(duì)巖石試件施加滲透壓，測(cè)量缸體(20)內(nèi)液體的滲出量Q ;同時(shí)利用超聲損傷測(cè)試裝置(5)測(cè)定在滲透壓作用下的聲波在巖石試件中的初始傳播時(shí)間h； 步驟6:對(duì)巖石試件施加軸向壓力，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器采集位移數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；通過(guò)超聲損傷測(cè)試裝置(5)記錄加載過(guò)程中聲波的傳播時(shí)間t和不同液體溫度T下液體的滲流量Q，根據(jù)測(cè)量聲波傳播時(shí)間t計(jì)算出波速，根據(jù)測(cè)量的滲透壓力P和滲流量Q計(jì)算滲透率k，從而分析在溫`度應(yīng)力環(huán)向滲流耦合作用巖石滲透性的變化情況。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK103558136SQ201310554863
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】王軍祥, 姜諳男 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)