[发明专利]真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置及方法

权利要求书

1.一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，包括：

支撑平台；

变形定位单元，所述变形定位单元包括设置于支撑平台四个对角处的横向第一变形定位板、横向第二变形定位板、横向第三变形定位板和横向第四变形定位板，以及沿着岩样切向方向设置的法向第一变形定位板和法向第二变形定位板；

剪切盒，所述剪切盒包括设置于岩样切向的剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板，设置于岩样侧向的侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板，以及设置于岩样法向的法向上加载板；

切向变形测量单元，所述切向变形测量单元包括设置于岩样切向的切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元；所述切向第一位移传感器单元布置在剪切第一加载板上，所述切向第二位移传感器单元布置在剪切第二加载板上，所述切向第三位移传感器单元布置在剪切第三加载板上，所述切向第四位移传感器单元布置在剪切第四加载板上；

侧向变形测量单元，所述侧向变形测量单元包括设置于岩样侧向的侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元；所述侧向第一位移传感器单元布置在侧向第一加载板上，所述侧向第二位移传感器单元布置在侧向第二加载板上，所述侧向第三位移传感器单元布置在侧向第三加载板上，所述侧向第四位移传感器单元布置在侧向第四加载板上；以及

法向变形测量单元，所述法向变形测量单元包括设置于岩样法向的法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元；所述法向第一位移传感器单元布置在法向上加载板前端面上，所述法向第二位移传感器单元布置在法向上加载板后端面上。

2.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述切向第一位移传感器单元、切向第二位移传感器单元、切向第三位移传感器单元和切向第四位移传感器单元均分别包括变形基准滑块和位移传感器，4个变形基准滑块分别设置于剪切第一加载板、剪切第二加载板、剪切第三加载板和剪切第四加载板上，4个位移传感器分别设置于横向第一变形定位板和横向第二变形定位板上，并且每个位移传感器均与对应变形基准滑块垂直正交接触。

3.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述侧向第一位移传感器单元、侧向第二位移传感器单元、侧向第三位移传感器单元和侧向第四位移传感器单元均分别包括变形基准滑块和位移传感器，4个变形基准滑块分别固定在侧向第一加载板、侧向第二加载板、侧向第三加载板和侧向第四加载板上，4个位移传感器分别设置于横向第二变形定位板和横向第三变形定位板上，并且每个位移传感器均与对应变形基准滑块垂直正交接触。

4.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元均包括位移传感器和传感器固定底座，位移传感器通过传感器固定底座固定在法向上加载板前端面或者后端面上。

5.根据权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，所述法向第一变形定位板固定在横向第一变形定位板和横向第二变形定位板的上端面，所述法向第二变形定位板固定在横向第三变形定位板和横向第四变形定位板上端面。

6.一种真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量方法，采用权利要求1所述的真三轴剪切试验过程岩石变形信息精确测量装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、计算岩样的切向压缩变形量ε_切向，岩样的切向压缩变形量ε_切向包括岩样切向上部分的压缩变形量ε_{切向上部分}、岩样切向下部分的压缩变形量ε_{切向下部分}以及岩样切向上部分和下部分的相对剪切位移量L_{切向相对剪切位移}；

S1.1、计算岩样切向上部分的压缩变形量ε_{切向上部分}：

通过切向第一位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的左边界相对位移量，通过切向第四位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的右边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样切向上部分的压缩变形量ε_{切向上部分}：

S1.2、计算岩样切向下部分的压缩变形量ε_{切向下部分}：

通过切向第二位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的左边界相对位移量，通过切向第三位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的右边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样切向下部分的压缩变形量ε_{切向下部分}：

S1.3、计算岩样切向上部分和下部分的相对剪切位移量L_{切向相对剪切位移}：

L_{切向相对剪切位移}＝岩样上部分的右边界相对位移量-岩样下部分的左边界相对位移量；

S2、计算岩样的侧向压缩变形量ε_侧向，岩样的侧向压缩变形量ε_侧向包括岩样侧向上部分的压缩变形量ε_{侧向上部分}、岩样侧向下部分的压缩变形量ε_{侧向下部分}以及岩样侧向上部分和下部分的相对剪切位移量L_{侧向相对剪切位移}；

S2.1、计算岩样侧向上部分的压缩变形量ε_{侧向上部分}：

通过侧向第二位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的前边界相对位移量，通过侧向第四位移传感器单元的位移传感器得到岩样上部分的后边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样侧向上部分的压缩变形量ε_{侧向上部分}：

S2.2、计算岩样侧向下部分的压缩变形量ε_{侧向下部分}：

通过侧向第一位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的前边界相对位移量，通过侧向第三位移传感器单元的位移传感器得到岩样下部分的后边界相对位移量，计算得到剪切试验后岩样下部分的压缩变形量ε_{侧向下部分}：

S2.3、计算岩样侧向上部分和下部分的相对剪切位移量L_{侧向相对剪切位移}：

L_{侧向相对剪切位移}＝岩样上部分的后边界相对位移量-岩样下部分的前边界相对位移量；

S3、计算岩样的法向膨胀变形量L_法向：

通过法向第一位移传感器单元和法向第二位移传感器单元的位移传感器分别测得岩样法向位移量，计算两个位移量的平均值，得到岩样的法向膨胀变形量L_法向。