[发明专利]一种软岩高温高压大变形渗流耦合测试实验装置和方法

说明书

一种软岩高温高压大变形渗流耦合测试实验装置和方法，包括底座，所述底座的第一凸台上表面处设置有内壁设置隔热层围压筒，围压筒顶部依次设置有围压室盖板及盖体，所述围压筒、围压室盖板和底座三者所形成的腔室为围压室，盖体与围压室盖板所形成的腔体设置有传力柱，传力柱的圆盘部分将腔体分割成围压自平衡室和排气室，围压自平衡室与围压室通过自平衡室流体通道相连通，所述底座的第三凸台外圆面由下至上依次设置有加热板和变形量测计底座，底座的第三凸台顶部依次设置有岩石试样和加载头，岩石试样外圆面套有试样密封套，变形量测计底座上沿周向设置有多个侧向变形量测计和轴向变形量测计。可开展软岩多物理场耦合及多种应力路径下的力学性质测试。

技术领域

本发明属于岩石力学与工程技术领域，特别是涉及一种软岩高温高压大变形渗流耦合测试实验装置和方法。

背景技术

现有大量工程实践表明，软岩广泛分布于深部水利水电、交通等地下工程中。与浅部相比，深部岩石的赋存环境特点在于高地温、高地应力、高渗透压。高温、高地应力、高渗透压条件下软岩的变形和强度特性控制着深部重大岩土工程的稳定性。因此，有必要发展高温高压软岩变形破坏和渗流耦合测量技术，全面掌握软岩的强度及变形行为，保障岩石工程安全建设。

目前，用于研究高温高压渗流耦合下软岩力学行为的室内实验装置有如下特征：(1)采用电阻式应变片、以应变片为元件的引伸计、LVDT测试系统测试试样变形；(2)采用围压室内设置加热单元或者试样四周设置加热板的方式提供温度。现有变形测量方法存在以下不足：(1)试样破坏后，电阻应变片测量的仅仅是局部变形，结果无法准确反映岩石峰后变形行为；(2)以应变片为元件的引伸计虽然可测量岩石峰后变形，但长期稳定性差，极易出现零点漂移。悬臂式的引伸计平衡对中困难，试样变形转换为悬臂梁挠度时会带来系统误差；为保证LVDT的测量精度，实验中LVDT常成对共线布置，但现有测量系统采用没有提供辅助LVDT对中的装置，导致LVDT共线困难；(3)渗流实验中，流体流动导致试样不同横截面上的变形不同，现有方法测量某一横截面变形，结果无法反映试样整体变形。现有加热方法存在以下不足：(1)无法在岩石试样内部形成均匀的温度场，试样端部温度差异明显；(2)在试样四周设置加热板占用大量空间，试样安装和拆卸困难。

可见，有必要针对软岩的特性，考虑高温高压渗流耦合影响，提出更加准确的软岩强度变形测量装置和方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种软岩高温高压大变形渗流耦合测试实验装置和方法，能够测量软岩高温高压渗流耦合条件下的三维变形，尤其是可测量流体流动全过程岩石的整体变形；在试样底部设置加热板，可为试样提供均匀的温度场，同时节约围压室空间；实验结果可为工程设计和建设安全提供准确的评价方法和依据。本发明提高软岩变形测量精度，大幅降低测量成本，装置简单且方便使用。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：