[发明专利]一种基于多场耦合的动力扰动岩石蠕变试验方法

说明书

本发明提供一种基于多场耦合的动力扰动岩石蠕变试验方法，包括步骤：(1)调节活动承台的高度并将待测岩石试件放置于腐蚀槽中，待测岩石试件的上表面与主梁下表面接触，将待测岩石试件与应变采集器连接，在腐蚀槽中加入腐蚀溶液并通过恒温加热器控制腐蚀槽内的温度；(2)将砝码逐级加载于逐级加载托盘上，对岩石试件施压直至达到恒应力要求，岩石试件在恒应力、恒温度、腐蚀溶液的作用下发生分级加载蠕变；(3)进行不同恒应力条件下的扰动干扰测试；(4)采集岩石试件的水平和竖向应变数据，绘制出不同恒应力的不同动力扰动力下岩石试件的蠕变规律曲线图。本发明能够较真实地还原在自然环境下岩石的蠕变过程及受到动力扰动后的变形特征。

技术领域

本发明属于材料力学性能测试领域，具体涉及一种基于多场耦合的动力扰动岩石蠕变试验方法。

背景技术

在材料力学领域，蠕变是固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。固体材料在长期承受低于材料的屈服应力的情况下，可能会发生蠕变。通过对材料施加压力，并且随着时间的推移，蠕变阶段一般情况下大致分为衰减、稳定、加速三个阶段。而在动力扰动作用下的岩石蠕变是指围岩的应力状态处于岩石强度极限应力内，围岩会产生一定的蠕变变形。与此同时，在发生蠕变的过程中突发随机的动力扰动荷载的岩石蠕变。这种随机的动力扰动效应会使围岩的蠕变变形产生很大的影响。

并且深部岩石所处的环境复杂，不仅仅只是所受应力的作用，而且还会受到高温以及地下水的溶蚀和离子的腐蚀作用。现在的蠕变持久试验机，其主要用于金属、非金属材料的拉伸、压缩持久、蠕变、松弛试验以及低周疲劳和蠕变疲劳试验，按结构和原理分为机械式、电子式两种。由于电子式试验机测力系统的温度漂移和标定值漂移无法彻底消除，所以往往不能够进行长时间蠕变测试，而现有机械式的蠕变试验机虽然采用杠杆式的结构，但同时对试件施加动荷载、静荷载、高温和化学腐蚀作用的机械式蠕变试验机未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于多场耦合的动力扰动岩石蠕变试验方法，且其采用的试验机制作简单，操作便利，可以实现对试件长时间的多场耦合分级加载观察，采用本发明的试验机进行试验可以较真实地还原在自然环境下岩石的蠕变过程及受到动力扰动后的变形特征，并一定程度上提高了杠杆蠕变试验机的准确性。本发明的技术方案为：

本发明提供一种基于多场耦合的动力扰动岩石蠕变方法，其采用的试验机，包括主体钢结构和蠕变测试装置，所述主体钢结构包括支撑柱，焊接于所述支撑柱底部的支撑底座和与所述支撑柱垂直铰接的主梁；所述支撑柱顶部垂直固定连接一方形连接杆，所述方形连接杆的另一端通过螺栓活动连接一直管，所述直管可沿水平线旋转；所述直管上套设扰动套筒板；所述主梁可沿与所述支撑柱的垂直铰接处在竖直平面内转动；所述主梁远离所述支撑柱的一端设有逐级加载托盘，所述逐级加载托盘上放置砝码，用于提供初始力矩；

所述试验机还包括固定承台，所述固定承台内设置有可沿所述固定承台内壁上下伸缩的活动承台；所述活动承台上部连接腐蚀槽，待测岩石试件放置于所述腐蚀槽内中心位置；所述腐蚀槽内还设有恒温加热器。

所述试验机还包括应变采集器，所述应变采集器通过数据传输线与所述待测岩石试件连接，用于采集岩石试件水平方向和竖直方向形变。

该包括以下步骤：

(1)调节活动承台的高度并将待测岩石试件放置于腐蚀槽中，待测岩石试件的上表面与主梁下表面接触，将待测岩石试件通过数据传输线与应变采集器连接，在腐蚀槽中加入腐蚀溶液并通过恒温加热器控制腐蚀槽内的温度；

(2)根据测试的恒应力要求，将相应重量的砝码逐级加载于逐级加载托盘上，利用杠杆原理传送力矩对岩石试件施压直至达到恒应力要求，岩石试件在恒应力、恒温度、腐蚀溶液的作用下发生分级加载蠕变；

(3)与此同时在直管上套设不同重量的扰动套筒板作为冲击砝码，通过松动扰动套筒板使其在一定高度下进行自由落体冲击，进行不同恒应力条件下的扰动干扰测试；