[发明专利]一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置及方法

说明书

本申请公开了一种水‑力耦合作用下岩石360°全视角测试装置和方法，装置包括：侧壁透明的密闭容器，内部构成用以容纳试样的密闭空间，其上设有湿度传感器；伺服单轴加载系统，包括用以对试样进行轴向加载的顶部压头和刚性底座；湿度控制仪，其与密闭容器通过管路密闭连接，用以控制密闭容器内的湿度；湿度控制系统，与湿度传感器和湿度控制仪连接；图像采集装置，其以可绕密闭容器旋转的方式设在密闭容器的外侧，用以采集试样侧面全视角的变形前后的图像；图像控制分析系统，其与图像采集装置连接，用以获取图像采集装置传输的数据，并基于双目立体视觉原理，还原试样表面各点变形前后的三维空间坐标，实现试样表面形貌特征信息重构。

技术领域

本公开一般涉及岩石力学性能测试领域，具体涉及一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置及方法。

背景技术

地下水在岩体裂隙中的渗流会导致岩石强度弱化，加之巨大的原岩压力，往往是重大工程灾害产生的主要原因。当开挖环境受到水-力耦合作用，易造成岩体内部裂隙变形，威胁工程安全，水-力耦合作用下岩石的破坏机理已成为岩土工程界关注的焦点。传统的单轴或三轴加载仅能获得岩石试样的宏观破坏形态及承载力，无法实现水-力耦合作用下岩石试样的细观破坏过程追踪。

国内关于水力耦合作用下岩石软化破坏机理的研究大部分仍基于传统的加载装置，较少对岩石试样全场破坏形态进行分析，下面对具有代表性的适用于水-力耦合作用的试验系统及方法进行介绍：

2013年2月，公开号为CN 102914630 A的中国专利申请《一种岩石水-力耦合流变损伤多尺度力学试验系统》中提供了一种岩石水-力耦合流变损伤多尺度力学试验系统，适用于模拟再现高压动/静水及其它工作液体环境条件下岩石水-力耦合软化破坏全过程。

2017年8月，公开号为CN 108088860 A的中国专利申请《一种水力耦合试验三维裂隙类岩石试样的制作装置及方法》中提出了一种制作含三维裂隙岩石试样的模具，能够精确定位三维裂隙，适用于水力耦合试验。

2018年5月，公开号为CN 107666608 A的中国专利申请《一种岩土水力耦合分析系统及其控制方法》中提供了一种岩土水力耦合分析系统和岩土水力耦合分析系统的控制方法，结合三维CT扫描技术、湿度循环控制系统和伺服加载技术实现岩土介质水力耦合作用下的微观结构测量。

上述代表性的水-力耦合作用系统一定程度上实现了水-力耦合作用下岩石试样破坏形态及破坏机理的分析，但是传统的加载系统仅能够从宏观上判断岩石试样的破坏程度及破坏过程，无法细观描述，迄今为止，尚未有能够全方位实时观测岩石试样在水力耦合作用下破坏过程的试验系统及方法。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试方案。

第一方面，本申请实施例提供了一种水-力耦合作用下岩石360°全视角测试装置，包括：

侧壁透明的密闭容器，内部构成用以容纳试样的密闭空间，其上设有湿度传感器；

伺服单轴加载系统，包括用以对试样进行轴向加载的至少部分的设于所述密闭容器内部的顶部压头和刚性底座；

湿度控制仪，其与所述密闭容器通过管路密闭连接，用以控制所述密闭容器内的湿度；

湿度控制系统，与所述湿度传感器和所述湿度控制仪连接；

图像采集装置，其以可绕所述密闭容器旋转的方式设在所述密闭容器的外侧，用以采集所述试样侧面全视角的变形前后的图像；

图像控制分析系统，其与所述图像采集装置连接，用以获取所述图像采集装置传输的数据，并基于双目立体视觉原理，还原所述试样表面各点变形前后的三维空间坐标，实现所述试样表面形貌特征信息重构；