[发明专利]CT扫描用刚柔型真三轴注浆渗流耦合试验装置及方法

权利要求书

1.一种CT扫描用刚柔型真三轴注浆渗流耦合试验装置，其特征在于：它包括真三轴实验盒、注浆系统（6）、出浆系统（7）和数据收集系统（8），真三轴实验盒包括紧贴岩石试样（16）上下左右四个面形成加载结构的刚性垫板组合系统（4），刚性垫板组合系统（4）包括四块错位设置的刚性垫板，刚性垫板与刚性垫板接触处设置有胶皮垫并通过螺栓施力将其压紧，刚性垫板组合系统（4）外侧设有刚性加载框体，刚性加载框体与刚性垫板组合系统（4）之间分别设有纵向施力装置和横向施力装置；岩石试样（16）的前面和后面设有紧贴岩石试样（16）的柔性施力装置，柔性施力装置与刚性垫板组合系统（4）相互匹配从而将岩石试样（16）包裹住，柔性施力装置始终保持与刚性垫板组合系统（4）无死角贴合岩石试样（16）的外表面，从而最大程度的保证岩石试样（16）的前面和后面受力均匀；

具体包括第一主应力加载系统（1）、第二主应力加载系统（2）、第三主应力柔性加载系统（3），还包括底座部分（5）、注浆系统（6）、出浆系统（7）和数据收集系统（8）；底座部分（5）包括底座（26），底座（26）中心设有底座出浆口（27）；第一主应力加载系统（1）、第二主应力加载系统（2）、第三主应力柔性加载系统（3）、刚性垫板组合系统（4）和底座部分（5）组装构成真三轴实验盒；

刚性垫板组合系统（4）包括第一主应力上垫板（54）、第一主应力下垫板（25）、第二主应力左侧垫板（23）、第二主应力右侧垫板（53）、由上向下垫板紧固螺栓（13）、由下向上垫板紧固螺栓（29）、由左向右垫板紧固螺栓（22）、由右向左垫板紧固螺栓（49）、上透水板（14）和下透水板（30）；其中第一主应力上垫板（54）设置在岩石试样（16）的上面，第一主应力下垫板（25）设置在岩石试样（16）的下面，上透水板（14）设在第一主应力上垫板（54）与岩石试样（16）之间，下透水板（30）设在第一主应力下垫板（25）与岩石试样（16）之间，第二主应力左侧垫板（23）和第二主应力右侧垫板（53）分别设置在岩石试样（16）的左侧和右侧；

第一主应力加载系统（1）包括第一主应力反力板（9）、第一主应力施力千斤顶（10）、第一主应力反力柱（11）、第一主应力顶板（12）、第一主应力施力柱（57）；第一主应力反力板（9）通过四支第一主应力反力柱（11）设置在第一主应力顶板（12）上，第一主应力顶板（12）的中心处设有通孔，所述第一主应力反力板（9）与第一主应力顶板（12）之间垂直设有第一主应力施力千斤顶（10），第一主应力施力千斤顶（10）上设有第一主应力施力柱（57），第一主应力施力柱（57）的端面穿过第一主应力顶板（12）的通孔与第一主应力上垫板（54）的上表面接触；第一主应力施力千斤顶（10）尾端通过管路连接有第一主应力施力加压泵（52）；

第二主应力加载系统（2）包括第二主应力顶板（32）、第二主应力施力挡板（17）、第二主应力施力垫板（18）、第二主应力施力柱（19）、第二主应力施力千斤顶（20）、第二主应力施力柱固定螺栓（21）、第二主应力施力加压泵（51）和第二主应力施力反力架（50）；第二主应力顶板（32）和第二主应力施力挡板（17）分别设置在刚性垫板组合系统（4）的两侧，第二主应力顶板（32）和第二主应力施力挡板（17）的顶端通过螺栓（15）分别与第一主应力顶板（12）连接、底端通过螺栓（15）分别与底座（26）连接，第二主应力施力垫板（18）设置于第二主应力施力挡板（17）左侧、位于第二主应力施力挡板（17）与第二主应力右侧垫板（53）之间，第二主应力施力柱（19）包括贯穿第二主应力顶板（32）的方形柱，方形柱的一端与第二主应力左侧垫板（23）接触，另一端设有厚板，厚板上通过四个第二主应力施力柱固定螺栓（21）固定于第二主应力顶板（32），厚板上设有第二主应力施力千斤顶（20），第二主应力施力千斤顶（20）通过管路连接有第二主应力施力加压泵（51），第二主应力施力反力架（50）套在真三轴实验盒外侧与第二主应力施力千斤顶（20）相接触；

所述由上向下垫板紧固螺栓（13）固定于第一主应力顶板（12），并按由上向下方向施力于第二主应力左侧垫板（23），所述由下向上垫板紧固螺栓（29）固定于底座（26），并按由下向上方向施力于第二主应力右侧垫板（53）；所述由左向右垫板紧固螺栓（22）固定于第二主应力顶板（32），并按由左向右方向施力于第一主应力下垫板（25）；所述由右向左垫板紧固螺栓（49）固定于第二主应力施力挡板（17），并按由右向左方向施力于第一主应力上垫板（54）；

第三主应力柔性加载系统（3）包括第三主应力施力液囊（31）、第三主应力施力液囊挡板（33）和第三主应力施力液囊挡板固定螺栓（34）；第三主应力施力液囊（31）共有两个，分别设置在岩石试样（16）的前面和后面，并与刚性垫板组合系统（4）配合将岩石试样（16）包裹起来，两个第三主应力施力液囊（31）外侧分别设有两个第三主应力施力液囊挡板（33），第三主应力施力液囊挡板（33）上下两端分别通过第三主应力施力液囊挡板固定螺栓（34）与第一主应力顶板（12）和底座（26）固定，第三主应力施力液囊（31）上设有进水颈口，进水颈口依次贯穿第一主应力下垫板（25）和底座（26），进水颈口通过法兰连接有第三主应力注水管路（38），第三主应力注水管路（38）顺序连接有阀门（55）、第三主应力注水减水阀（36）、第三主应力注水压力变送器（35）和第三主应力手动注水泵（37）；

注浆系统（6）包括注浆管（56）、阀门（55）、注浆隔膜流量表（39）、注浆压力变送器（58）、注浆储浆罐（40）、注浆减压阀（41）和注浆氮气供气罐（42）；注浆管（56）一端穿过第二主应力施力挡板（17）、第一主应力上垫板（54）直至上透水板（14），注浆管（56）的另一端通过管路与注浆储浆罐（40）上的阀门（55）连接，管路上顺序设有两个阀门（55）、注浆隔膜流量表（39）和注浆压力变送器（58），注浆储浆罐（40）通过管路与注浆氮气供气罐（42）连接，管路上设有注浆减压阀（41）；

出浆系统（7）包括出浆管（28）、阀门（55）、出浆流量表（43）、出浆容纳桶（45）、出浆浆液称重器（46）和出浆管路（44），出浆管（28）一端穿过底座出浆口（27）、第一主应力下垫板（25）与下透水板（30）接触，另一端通过出浆管路（44）连接出浆容纳桶（45），出浆容纳桶（45）设置在出浆浆液称重器（46）上，出浆管路（44）上设有阀门（55）和出浆流量表（43）；

数据收集系统（8）包括无纸记录仪（47）和笔记本电脑（48），无纸记录仪（47）分别连接注浆压力变送器（58）、注浆隔膜流量表（39）、出浆流量表（43），笔记本电脑（48）连接出浆浆液称重器（46）和无纸记录仪（47）。