[发明专利]一种用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温装置，包括加热恒温单元、传力单元、防护单元和监测单元。防护单元内设有加热恒温单元、传力单元和监测单元，监测单元能够与标准圆柱体岩石试件、加热恒温单元和传力单元接触，传力单元连接压力机以对标准圆柱体岩石试件施加压力，加热恒温单元能够包覆标准圆柱体岩石试件，传力单元还连通防护单元以进行冷却。本发明可配合单轴压力机使用，模拟不同温度环境对岩石试件力学性能的影响，具有操作简单、易于控制、试验效率高的显著优势，同时能够有效避免液压油侵入及测试元件升温所带来的试验误差，便捷准确地获取高温岩石的基本力学参数。

技术领域

本发明涉及岩石力学及深部岩体工程研究领域，具体的，涉及一种用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温装置及方法。

背景技术

地热能开发利用、核废料地下处置、矿产资源深部开采等工程均涉及高温环境下岩体的力学行为问题。温度是影响岩体力学特性的重要因素，而高温岩体的受力变形与损伤破裂行为则直接影响到资源开发效率与地下结构安全，因此受到学术界与工程界的广泛关注。

与常温情况相比，高温岩体的力学行为通常更为复杂，以往国内外学者大多采用室内试验方法对高温岩石试件开展基础研究工作，目前常用的试验装置包括MTS、岩石三轴流变仪等，现有装置可模拟岩石在高温状态下的加载环境，但发明人认为，其仍存在诸多不足或不便之处，主要包括：(1)试件加热通常在三轴压力室内进行，试件包装、压力室充油以及试验结束后油温冷却等步骤繁琐，极大影响试验效率；(2)试件受力变形与破坏过程中，高温液压油容易透过橡皮膜或者热缩管侵入试件内部，降低试验结果的准确性；(3)液压油一般采取电阻丝加热方式，加热区影响范围大，三轴压力室、测试元件升温将影响测试精度与试验安全。

发明内容

针对现有装置的不足，本发明旨在提供一种用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温简易装置及其使用方法，可配合单轴压力机使用，具有操作简单、易于控制、试验效率高的显著优势，同时能够有效避免液压油侵入及测试元件升温所带来的试验误差，便捷准确地获取高温岩石的基本力学参数，对于高温岩体力学特性与破坏行为研究具有重要意义。

本发明的第一目的，是提供一种用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温装置。

本发明的第二目的，是提供一种用于高温岩石单轴压缩试验的试验方法，其使用所述的用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温装置。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

第一方面，本发明公开了一种用于高温岩石单轴压缩试验的加热恒温装置，包括加热恒温单元、传力单元、防护单元和监测单元,防护单元内设有加热恒温单元、传力单元和监测单元，监测单元能够与标准圆柱体岩石试件、加热恒温单元和传力单元接触，加热恒温单元能够包覆标准圆柱体岩石试件侧面，传力单元连接压力机以对标准圆柱体岩石试件施加压力，传力单元还连通防护单元以进行冷却。

作为进一步的技术方案，所述加热恒温单元包括加热带、保温棉和温控箱；加热带和保温棉能够用于包覆标准圆柱体岩石试件，温控箱连接加热带。

作为进一步的技术方案，所述保温棉包覆于加热带的外侧。

作为进一步的技术方案，所述传力单元包括呈圆柱体的第一耐温垫块和带有过水通道的呈长方体的第二耐温垫块；第二耐温垫块能够与压力机机头相抵，第一耐温垫块的两端分别与第二耐温垫块和标准圆柱体岩石试件相抵。

作为进一步的技术方案，所述第二耐温垫块包括上部第二耐温垫块和下部第二耐温垫块，上部第二耐温垫块与位于上方的压力机机头相抵，下部第二耐温垫块与位于下方的压力机加载板相抵；所述第一耐温垫块包括上部第一耐温垫块和下部第一耐温垫块，标准圆柱体岩石试件的上端通过上部第一耐温垫块与上部第二耐温垫块的下端相抵，标准圆柱体岩石试件的下端通过下部第一耐温垫块与下部第二耐温垫块的下端相抵；压力机通过第一耐温垫块和第二耐温垫块夹持标准圆柱体岩石试件。