[发明专利]岩石剪切-渗流试验机及其试验方法

权利要求书

1.岩石剪切-渗流试验机，包括密封试验盒，其特征在于：所述密封试验盒包括由六个外板(1)可拆卸组成的中空框架，中空框架内设置有岩石试样(20)，岩石试样(20)上端设置有Z轴加载板(2)，岩石试样(20)X轴方向的两侧均设置有上X轴加载板(3)和下X轴加载板(4)，岩石试样(20)Y轴方向的两侧均设置有上Y轴加载板(5)和下Y轴加载板(6)，上X轴加载板(3)和下X轴加载板(4)之间设置有第一密封组件，第一密封组件与岩石之间构成了渗水腔(16)，第一密封组件包括弧形的弹性金属套(13)，弹性金属套(13)开口朝外且通过支撑板(14)与对应的外板(1)相连，弹性金属套(13)内设置有第一聚氨酯封水囊(15)，上Y轴加载板(5)和下Y轴加载板(6)之间设置有第二聚氨酯封水囊(18)，第二聚氨酯封水囊(18)的端部与第一聚氨酯封水囊(15)的端部相连；

第二聚氨酯封水囊(18)为梯形结构，第二聚氨酯封水囊(18)较宽的一端朝向岩石试样(20)，上Y轴加载板(5)的下端和下Y轴加载板(6)上端均为与第二聚氨酯封水囊(18)配合的倾斜面；

上X轴加载板(3)和下X轴加载板(4)与同侧的外板(1)之间构成了活动腔(8)，上Y轴加载板(5)和下Y轴加载板(6)与同侧的外板(1)之间设置有橡胶套(9)；

上X轴加载板(3)的下端设置有上密封片(11)，下X轴加载板(4)的上端设置有下密封片(12)，弹性金属套(13)的上端与上密封片(11)相抵，下端与下密封片(12)相抵；

Z轴加载板(2)、上X轴加载板(3)、下X轴加载板(4)、上Y轴加载板(5)和下Y轴加载板(6)分别与应力加载机构(7)相连。

2.根据权利要求1所述的岩石剪切-渗流试验机，其特征在于：第一聚氨酯封水囊(15)和第二聚氨酯封水囊(18)分别与伺服液压系统相连。

3.根据权利要求1所述的岩石剪切-渗流试验机，其特征在于：上X轴加载板(3)和下X轴加载板(4)内均设置有与渗水腔(16)相通的输水管道(17)。

4.根据权利要求1所述的岩石剪切-渗流试验机，其特征在于：六个外板(1)相接的拐角处与对应的相邻加载板的夹角处均设置有密封垫(10)。

5.权利要求1-4之一所述的岩石剪切-渗流试验机的试验方法，包括以下步骤：

(1)将岩石试样(20)置于中空框架内，并通过液压系统分别向第一聚氨酯封水囊(15)和第二聚氨酯封水囊(18)填充液压油，使其达到设定的压强，第一聚氨酯封水囊(15)用于支撑弹性金属套(13)，使其上下两端分别与上密封片(11)和下密封片(12)实现密封相抵，实现对渗水腔(16)的密封，第二聚氨酯封水囊(18)实现对渗水腔(16)以及岩石试样(20)裂缝的两侧进行密封；

(2)通过应力加载机构(7)分别对Z轴加载板(2)、下X轴加载板(4)、上Y轴加载板(5)和下Y轴加载板(6)加载设定的压力，使岩体试样处于三维应力状态；

(3)通过应力加载机构(7)分别对两个上X轴加载板(3)加载设定的压力，左侧的上X轴加载板(3)压力不变，右侧的上X轴加载板(3)压力逐渐减小，对岩石试样(20)进行剪切试验，记录两个上X轴加载板(3)的压力差以及位移量；

(4)通过渗透测试系统经左侧的输水管道(17)向左侧的渗水腔(16)内通入设定水压的水，第一聚氨酯封水囊(15)和第二聚氨酯封水囊(18)内的压强大于水压，水经岩石试样(20)的裂缝进入右侧的渗水腔(16)，收集右侧的输水管道(17)排出的水并计量和监测水压，实现岩石试样(20)剪切过程中，剪切方向渗流的测试。