[发明专利]一种岩土流变试验设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土流变试验设备。

背景技术

岩土流变特性主要包括蠕变特性与力松弛特性，研究岩土流变特性，对于岩土工程质量控制、安全运行和软岩支护以及岩土力学研究十分重要，特别是对深部岩土工程和岩土力学更为重要。对岩土流变特性的研究主要集中在研究岩土破坏机理，以促进对于岩土工程质量控制、安全运行和软岩支护水平的提高。目前，对岩土流变的试验主要采用三轴流变仪，该流变仪可对岩土的径向与轴向施加压力，但是径向压力与轴向压力之间相互干涉，因此轴向压力与径向压力不能独立。在岩土实际破坏过程中，岩土张拉及剪向应力是岩土破坏的主要原因，岩土张拉过程中，轴向受力小于径向受力，而现在的三轴流变仪只能实现岩土试件的轴向受力大于径向受力，因为用传统三轴流变仪做三轴试验时，整个试件承受压力室内部的工作油压力(习惯称之为静水压-《阿基米德定律》)，试件轴向压力除了轴向加载系统施加的压力外还包括压力室内部压力，当轴向加载系统压力为零时，试件轴向仍承受压力室内部的工作油压力，无法实现试件的径向压力大于轴向压力，因此无法模拟岩土张拉时承受的应力场，这就使得岩土流变试验结果的参考价值大打折扣。

另外，岩土蠕变试验每组试验至少需要5个试件，每个试件试验少则几十个小时，多则数百甚至上千个小时，一组试验做完往往需要数月，不仅延误工程需要数据的取得，而且消耗相当大的人力和财力。使用多套试验设备同时进行试验，虽然可以降低试验完成的周期，但每套试验设备都需要配备供油系统、动力系统及试验台，这些都需要很高的制造成本，从而大大提高了岩土流变试验的成本，且极大地浪费能源，既不经济也不环保。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可模拟诸如岩土张拉等多种情况下承受的应力场的岩土流变试验设备。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种岩土流变试验设备，包括压力室、试验台、轴向环境系统、径向环境系统、供能系统、检测系统与控制及分析系统；

所述压力室包括轴向压力室与环形压力室，所述轴向压力室包括依次层叠设置的上压力室、试件室与下压力室，所述试件室内装有岩土试件，所述环形压力室、上压力室与下压力室中均输入压力可调的油液，所述环形压力室环绕在所述轴向压力室径向周围，所述轴向压力室由一弹性护套的内部空间构成。

所述试验台固定安装所述压力室；

所述轴向环境系统调节所述压力室中的轴向压力；

所述径向环境系统调节所述压力室中的径向压力；

所述供能系统通过所述轴向环境系统与径向环境系统向所述压力室提供压力油液；

所述检测系统检测所述压力室中岩土试件的各项变化参数，并将该参数发送到所述控制及分析系统；

所述控制及分析系统接收所述检测系统发送来的参数，进行数据分析与结果评价，所述控制及分析系统还向所述供能系统、轴向环境系统及径向环境系统发送控制指令。

进一步，所述弹性护套为耐高温高压的氟橡胶材料。

进一步，所述弹性护套为环形，套装在所述轴向压力室外侧。

进一步，所述环形压力室内还设置有用于给所述环形压力室内油液加热的加热套。

进一步，所述检测系统包括力传感器、轴向位移传感器、环向引伸计、温度传感器、水压传感器与气压传感器。

进一步，所述岩土试件与所述压力室数量相同，均为2个以上，且所述2个以上压力室并联安装在所述试验台上。

进一步，所述岩土试件与所述压力室数量均为5个。

进一步，所述试验台包括上横梁、下横梁、立柱与底座，所述5个压力室并联安装在所述上横梁与下横梁之间，所述立柱连接所述上横梁与下横梁，所述底座安装在所述下横梁下部。

本发明的有益效果在于，本发明与现有技术相比，本发明采用弹性护套将压力室中的环形压力室与轴向压力室隔离开来，使得压力室中的岩土试件的轴向压力与径向压力绝对隔离，从而使得该试件室中的岩土试件承受的轴向压力与径向压力之间相互独立，可以通过各自施加压力，实现岩土试件的径向压力与轴向压力之间不同数值对比，以模拟岩土张拉等多种不同情况下的应力场，从而使得岩土流变试验应用场合更加广泛，试验结果的参考价值更大，可大大提高岩土流变试验的应用水平。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明一种岩土流变试验设备中压力室结构示意图；

图2为本发明一种岩土流变试验设备中弹性护套结构示意图；