[发明专利]动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法

权利要求书

1.动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：包括动水循环系统、导流系统和加载系统；所述动水循环系统包括密闭且透明的恒压水箱和设于恒压水箱外部的流速可调的水泵，恒压水箱的一侧设有进水口，相对侧设有出水口，水泵分别通过进水管路和出水管路与恒压水箱的进水口和出水口连通；导流系统设于恒压水箱的内部，包括多个从进水口一侧向出水口一侧延伸的导流通道，导流系统设有穿透各导流通道的通孔，恒压水箱的顶部和底部分别设有与通孔对应的嵌孔，通孔和嵌孔的轴向与导流通道的延伸方向相交，通孔内设置有试件，两嵌孔处分别设有用于防止漏水的可拆卸的密封件；试件的上方设有压头，压头穿过恒压水箱顶部的嵌孔，试件的下方设有承台，承台不与恒压水箱的底部接触，加载系统通过压头对试件施加轴向压力；

所述导流系统还包括多个由钢化玻璃制成的等间距层叠分布的导流板，以及同样由钢化玻璃制成的相对设置且与各导流板相连的固定板；相邻导流板之间形成导流通道；

所述导流系统的下方周围均布有角度调节机构，以使导流通道倾斜而改变导流角度。

2.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述密封件包括孔套和设于孔套内的硅胶密封圈、中空的孔栓，孔栓与孔套螺纹连接并压紧硅胶密封圈；恒压水箱顶部嵌孔处对应的硅胶密封圈和孔栓套装在压头的外周，恒压水箱底部嵌孔处对应的硅胶密封圈和孔栓设置在承台下方。

3.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述恒压水箱上设有可启闭的排气孔。

4.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述角度调节机构包括螺杆、与螺杆配合的升降螺母和设于螺杆底部的脚垫。

5.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述恒压水箱包括由钢化玻璃制成的储液槽和密封盖板；储液槽的底部设有卡槽，用于卡紧导流系统，储液槽的上沿设有滑槽，密封盖板的边缘设有硅胶密封垫，密封盖板通过滑槽盖合于储液槽上。

6.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述承台上设有定位板，定位板和承台上均匀插装有插销以连接二者，定位板的中部还设有凹槽，试件下端插入凹槽。

7.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述动水循环系统还包括储液池，储液池串联在出水管路上，分别与恒压水箱和水泵连通。

8.根据权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置，其特征在于：所述加载系统为三轴压缩试验机，试件下方的承台为三轴压缩试验机的试验台。

9.动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.加工试件，并将试件分为试验组的试件和参照组的试件；

S2.将试验组的试件安装于如权利要求1所述的动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置上，操作加载系统对试验组的试件施加轴向压力，荷载逐级递增至目标值停止；启动动水循环系统，恒压水箱内的动水经各导流通道对试验组的试件施加径向冲击力，观察一段时间；加载系统继续加载轴向压力，直至试验组的试件破坏；采集相关试验数据；

S3.关闭并卸载动水循环系统，排尽恒压水箱内的液体，取出并封存已破坏的试验组的试件，清理岩石劣化试验装置，准备下一次试验；

S4.重复步骤S2和S3，直至完成所有试验组的试件的劣化试验，获得所有试验组的试件的相关试验数据；

S5.将参照组的试件安装于所述岩石劣化试验装置上，操作加载系统对参照组的试件施加轴向压力，荷载逐级递增直至参照组的试件破坏；采集相关试验数据；

S6.取出并封存已破坏的参照组的试件，准备下一次试验；

S7.重复步骤S5和S6，直至完成所有参照组的试件的劣化试验，获得所有参照组的试件的相关试验数据；

S8.对比试验组的试件和参照组的试件的试验曲线，分析试验组的试件在动水循环作用下的劣化机理；同时分别计算试验组的试件和参照组的试件的单轴抗压强度P＝4F/πD2，其中，F为试验组的试件和参照组的试件的破坏荷载，D为试验组的试件和参照组的试件的直径；

S9.检查并剔除异常数据，分别计算试验组的试件和参照组的试件的单轴抗压强度的平均值P A和P B，则试验组的试件的劣化率为M＝|P A-P B|/P B。