[发明专利]一种干湿循环真三轴试验系统

说明书

本发明提供了一种干湿循环真三轴试验系统，它由真三轴压力室、轴向液压源、x方向加载第一液压源、x方向加载第二液压源、y方向加载第一液压源、y方向加载第二液压源、充气装置、气体加热装置、气体干燥冷却装置、第一高精度电子天平、废气处理装置、水箱、第二高精度电子天平、充液泵、计算机组成。该系统可实现岩石赋存的不同应力环境及水环境的模拟，开展软岩遇水变形破坏试验研究，揭示软岩遇水后变形破坏的全过程与机理，对于工程安全调控和灾害防御具有重要的理论和现实意义。

技术领域：

本发明属于岩石力学试验仪器领域，特别涉及一种干湿循环真三轴试验系统，适用于模拟岩石赋存的复杂水环境，可在试验过程中进行干湿循环。

背景技术：

水-岩相互研究是国际上岩石力学与工程地质学的学科前沿课题之一，软岩与水相互作用及其耦合效应问题作为其中的重点和难点问题，已经成为学术界与工程界共同关注的焦点。

根据国家国土资源部发布的数据：2011年至2015年底，我国平均每年因地质灾害导致的直接经济损失达54.68亿元，死亡/失踪人数达388.8人。而这些灾害90％以上集中在青藏高原以东、秦岭淮河以南的南方湿润区(图1)，究其原因，该区降雨丰沛，人类工程活动密集，且广泛分布着红层，由于红层中大多存在有泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等软弱岩体，其在工程开挖和遇水条件下极易软化，迅速产生变形破坏从而导致灾害的发生。对于红层软岩遇水变形破坏现象的研究，除了理论解析与数值计算方法之外，试验研究是最能直接反应岩石在赋存水溶液环境中变形破坏的全过程。在实际工程中，降雨入渗与地下水位的涨落等使得岩石处于流动的水环境中，且岩石同时承受上覆岩层或外加荷载对其的压力，而目前红层软岩的遇水变形破坏试验研究受限于现有的仪器设备水平，岩样通常是先浸泡，再进行力学性质试验，且浸泡或试验过程中溶液是静止的，这与实际工程中岩石的实际赋存环境条件不相符，严重制约了软岩遇水变形破坏机制的研究。因此，开发能模拟实际工程软岩赋存水环境条件下的变形破坏实验设备，开展软岩遇水变形破坏试验研究，揭示软岩遇水后变形破坏的全过程与机理，对于工程安全调控和灾害防御具有重要的理论和现实意义。

发明内容：

为了克服上述已有技术中存在的不足，本发明目的在于提供一种干湿循环真三轴试验系统，可实现岩石赋存的不同应力环境及水环境的模拟。

为了达到上述目的，本发明提供了一种干湿循环真三轴试验系统，它由真三轴压力室、轴向液压源、x方向加载第一液压源、x方向加载第二液压源、y方向加载第一液压源、y方向加载第二液压源、充气装置、气体加热装置、气体干燥冷却装置、第一高精度电子天平、废气处理装置、水箱、第二高精度电子天平、充液泵、计算机组成。

所述的真三轴压力室由底座、压力室筒、压力室顶盖、轴向加载轴、固定瓦、卡箍、x方向加载第一液压缸、x方向加载第一液压缸活塞、x方向加载第一液压缸活塞杆、x方向第一加载板、x方向加载第二液压缸、x方向加载第二液压缸活塞、x方向加载第二液压缸活塞杆、x方向第二加载板、y方向加载第一液压缸、y方向加载第一液压缸活塞、y方向加载第一液压缸活塞杆、y方向第一加载板、y方向加载第二液压缸、y方向加载第二液压缸活塞、y方向加载第二液压缸活塞杆、y方向第二加载板、第一高强度透水石、第二高强度透水石、第三高强度透水石、第四高强度透水石、上压垫、下压垫、第一单向气体喷嘴、第二单向气体喷嘴、第三单向气体喷嘴、第四单向气体喷嘴组成。所述压力室筒开设有上腔与下腔，上腔与下腔的中间隔板处中心位置开设有圆孔，且开设有气体出口；所述底座内部均匀开设有第一气体入口、第二气体入口、第三气体入口和第四气体入口，在第一气体出口和第四气体出口之间开设有液体入口；所述的压力室顶盖上开设有轴向液压源接口；所述的x方向加载第一液压缸、x方向加载第二液压缸、y方向加载第一液压缸、y方向加载第二液压缸端部分别开设有x方向加载第一液压源接口、x方向加载第二液压源接口、y方向加载第一液压源接口、y方向加载第二液压源接口。