[发明专利]一种类岩石材料水力劈裂试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟拉压应力条件下类岩石材料水力劈裂试验装置及方法，模具的两侧对称切割预制缝孔，根据试验不同工况的需要将钢片插入到预制裂缝孔中，填筑水泥砂浆制成类岩石试件；导水管一端通过模具一侧的孔洞埋入到试件中；待初凝时间后，拔出钢片形成楔形初始裂缝；水密封装置内置凹槽，边缘镶嵌凸形硅胶夹垫，通过螺杆拧紧夹持试件密封水压，进水管通过接口与密封装置中心进水孔连接，拉伸套具嵌套在试件端部，水平放置在平板小车上，并用拉伸套具上的挂钩与双轴加载系统水平轴连接，水平向加载压力进行拉应力条件下类岩石材料水力劈裂特性试验；试件放置在加压机上，施加轴压进行压应力条件下类岩石材料水力劈裂特性试验。

技术领域

本发明涉及一种用于模拟拉压应力条件下类岩石材料水力劈裂特性的试验装置。

背景技术

随着地下工程的迅速发展，岩体水力劈裂问题日益受到工程界和学术界的重视。由于复杂的地质构造作用或人为因素，岩体存在着许多不同程度的裂隙。单一裂隙是构成岩体裂隙网络的基本元素，通过对单一裂隙岩体的水力劈裂特性进行研究，对复杂的裂隙网络具有重要的理论指导意义。

虽然一些学者对不同拉压应力状态下单裂隙岩体水力劈裂问题进行了研究，但受试验设备的限制对拉压条件下不同倾角裂缝研究很少。

基于上述分析，本文发明了一种用于模拟拉压应力条件下类岩石材料水力劈裂特性的试验装置。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种类岩石材料水力劈裂试验装置，操作简捷，适用于拉压应力条件下不同角度、宽度、厚度类岩石试件水力劈裂试验的要求。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种类岩石材料水力劈裂试验装置，其特征在于：包括用于制备类岩石试件的模具、导水管、水密封装置、拉伸套具和平板小车；

所述模具一面开口且可拆卸，模具的两侧对称切割一预制缝孔，预制缝孔一端为刀刃状，根据试验不同工况的需要将不同型号钢片插入到预制裂缝孔中，填筑水泥砂浆制成类岩石试件；导水管一端通过模具一侧的孔洞埋入到试件中；待初凝时间后，拔出钢片形成楔形初始裂缝；导水管的端口与水压传感器接头连接；

所述水密封装置包括两块水密封盖板，水密封盖板中心位置开设有进出孔，水密封盖板中心位置的进出孔与养护好的类岩石试件裂缝中心位置对位，使进出孔与类岩石试件裂缝相连通，并通过紧固装置将水密封盖板与类岩石试件紧固连接；

拉伸套具嵌套在类岩石试件两个端部，拉伸套具和类岩石试件整体水平放置在平板小车上，拉伸套具与双轴加载系统水平轴连接，水平向加载压力可进行拉应力条件下类岩石材料水力劈裂特性试验；类岩石试件放置在加压机上，施加轴压可进行压应力条件下类岩石材料水力劈裂特性试验。

所述模具是可拆卸的，端部采用向外扩大的梯形结构。

作为优选方案，所述模具两侧设有水平和竖直方向的肋梁。

作为优选方案，所述导水管埋入的方向与预制裂缝孔方向相互垂直。

作为优选方案，所述水密封装置包括两块平行设置的水密封盖板和四个螺杆，水密封盖板四角处设有螺纹孔，两块水密封盖板分别设置在类岩石试件外侧，并通过螺杆和螺母将水密封盖板与类岩石试件紧固连接。

进一步的，所述水密封盖板内侧具有储水凹槽，储水凹槽外侧与进出孔相连通，另一侧与类岩石试件裂缝相连通。（储水凹槽外侧中心设有进出孔，与类岩石试件裂缝相对应）

作为优选方案，所述的类岩石材料水力劈裂试验装置，其特征在于：还包括凸形硅胶夹垫，凸形硅胶夹垫与水密封盖板内侧边框相配合，凸形硅胶夹垫设置在水密封盖板内侧边框与类岩石试件之间，用于水压密封。

作为优选方案，水密封盖板上侧面开设有凸形应变线进线孔。