[发明专利]模拟岩体三向应力蓄积的装置及方法

权利要求书

1.一种模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：它包括反力机构（1）、受压盒（2）、模拟盒（3）、填充物（4）和感应系统（5）；所述模拟盒（3）位于受压盒（2）内与梯形囊体（23）接触，填充物（4）位于模拟盒（3）内，感应系统（5）的应力片（52）与填充物（4）接触，模拟盒（3）位于反力机构（1）的顶反推板（13）上与千斤顶（14）抵触，模拟盒（3）承受的应力由应力片（52）感应后传输至处理器（53）。

2.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述反力机构（1）包括与反力框架（11）连接的顶板（12）和反推板（13），以及与顶板（12）连接的千斤顶（14）。

3.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述受压盒（2）为中空矩形的盒体，位于上部设置盒盖（21），位于盒体内四角设置相互对称的隔板（22），每两个隔板（22）之间设置梯形囊体（23），位于盒盖（21）和盒体侧面设置筋板（24）。

4.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述梯形囊体（23）为正梯形结构的中空气囊，位于倾斜面上设置的气管与充气机（25）连接。

5.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述模拟盒（3）为中空封闭的盒体，由多个亚克力板（31）与多个聚氨酯橡胶接头（32）插接组成。

6.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述填充物（4）包括隔层纸（41）、膨胀水泥浆（42）和云母片（43），膨胀水泥浆（42）和云母片（43）间隔布设，隔层纸（41）位于膨胀水泥浆（42）和云母片（43）之间。

7.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述填充物（4）水平填充于模拟盒（3）内或呈倾斜状填充于模拟盒（3）内。

8.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述应力片（52）位于模拟盒（3）底部水平布设或位于中心竖直或模拟盒（3）一侧竖直布设与填充物（4）接触。

9.根据权利要求1所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置，其特征是：所述感应系统（5）包括与贴板（51）贴合的应力片（52），以及与应力片（52）电性连接的处理器（53）。

10.根据权利要求1~9任一项所述的模拟岩体三向应力蓄积的装置的模拟方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，安装感应系统，采用隔热胶带将贴板（51）水平固定于模拟盒（3）底部，或者竖直固定于模拟盒（3）中心，或者竖直固定于模拟盒（3）一侧，将多个应力片（52）固定于贴板（51）上，与应力片（52）连接的数据线与处理器（53）连接；

S2，填充，将膨胀水泥浆（42）和云母片（43）间隔填充到模拟盒（3）内，膨胀水泥浆（42）和云母片（43）之间由隔层纸（41）隔离；膨胀水泥浆（42）和云母片（43）呈水平状或倾斜状；将模拟盒（3）顶部的亚克力板（31）插入聚氨酯橡胶接头（32）的槽口内封闭模拟盒（3）；

S3，安装，将填充后的模拟盒（3）置于受压盒（2）中心，依次将多个梯形囊体（23）插入两个隔板（22）之间，梯形囊体（23）截面较小的顶部与模拟盒（3）一侧抵触；盒盖（21）与受压盒（2）上端配合密封；将密封后的受压盒（2）放置于反力机构（1）的反推板（13）上；千斤顶（14）的伸缩端伸展与盒盖（21）抵触；

S4，模拟前，开启充气机（25）向梯形囊体（23）冲压，使梯形囊体（23）膨胀成型，梯形囊体（23）截面较小的一端侧面充分与模拟盒（3）的侧面接触；闭合处理器（53）的电源，使处理器（53）显示屏上的数据处于归零状态；

S5，模拟，再次向梯形囊体（23）充气，当气压达到所测试验岩体深度压力值时停止；此时，膨胀水泥浆（42）发生膨胀，各个不同方位的应力片（52）感应的应力数值显示在处理器（53）的显示屏上；

S6，观察，通过CT扫描观察模拟盒（3）在密实状态下的塑性变形情况。