[发明专利]一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置及其试验方法

权利要求书

1.一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，包括试验箱、环境温湿度控制系统及量测系统；

所述试验箱，用于放置岩土试样并模拟岩土试样的湿度、温度及所受光照环境；

所述环境温湿度控制系统，用于控制湿度、温度；

所述岩土试样外随试样高度变化包裹有不同层数的橡皮膜（10），用于模拟岩土试样所受围压；

所述量测系统包括温度传感器、微波加热装置（9）、红外成像仪（7）；

所述温度传感器，用于监测岩土试样的温度；

所述微波加热装置（9），用于微波加热岩土试样内部的水；

所述红外成像仪（7），用于记录微波加热全过程中岩土试样内部水的形态及变化，即得岩土试样内部裂隙的形态及变化。

2.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述试验箱包括环境模拟箱（3），环境模拟箱（3）的箱壁采用保温结构，环境模拟箱（3）内部设有试样室（19），试样室（19）的壁面采用隔微波结构，试样室（19）内部放置有岩土试样。

3.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述岩土试样的上部安装有上部渗水器（22），上部渗水器（22）包括圆柱状的筒体，筒体的直径与试样直径相同，筒体的底部设有PVC透水膜，PVC透水膜与岩土试样顶部接触，上部渗水器（22）通过对应的输水管（18）与马氏瓶（12）相连，用于维持上部渗水器（22）中水的高度，连接上部渗水器（22）的输水管（18）上安装有自动阀门，用于定时对上部渗水器（22）输水，模拟地表滞留水；

所述岩土试样的中部安装有中部渗水器，即环形渗水器（17），环形渗水器（17）包括横截面为圆环形的筒体，筒体的内径与岩土试样直径相同，筒体的内侧壁设有PVC透水膜，环形渗水器（17）通过对应的输水管（18）与马氏瓶（12）相连，用于控制环形渗水器（17）的渗水程度，环形渗水器（17）通过PVC透水膜向试样上下方向渗水；

所述岩土试样的下部安装有下部渗水器（23），下部渗水器（23）包括圆柱状的筒体，岩土试样直径小于筒体的直径，下部渗水器（23）通过对应的输水管（18）与马氏瓶（12）相连，用于模拟的地下水水位高度，下部渗水器（23）通过透水石（8）向岩土试样渗水。

4.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述试样室（19）上方安装有高度可调、角度可调的聚光灯（14）。

5.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述环境模拟箱（3）内安装有加热板（6），环境模拟箱（3）的内侧壁安装有多个微型风扇（5），用于将热空气吹向距加热板（6）较远的位置，使环境模拟箱（3）加热更加均匀。

6.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述试样室（19）内部安装有温度传感器，温度传感器通过导线（4）和温控器（11）电连接，温控器（11）与加热板（6）电连接，用于根据温度传感器所测量的温度控制加热板（6）开启或关闭；温度传感器通过导线（4）与环境模拟箱（3）外的显示屏电连接，用于读取并显示温度传感器所测量的温度数据。

7.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述微波加热装置（9）安装于试样室（19）侧壁内部，安装微波加热装置（9）的试样室（19）侧壁无隔微波结构，使微波能传递至试样室（19）内，用以快速升高岩土试样内部水的温度，微波加热装置（9）通过数据收集控制线连接计算机。

8.根据权利要求1所述一种岩土湿、热、力耦合作用的裂隙模拟装置，其特征在于，所述红外成像仪（7）至少设置两个，分别安装于试样室（19）相互垂直的两个侧壁内侧，红外成像仪（7）通过数据收集控制线与计算机连接，从两个方向拍摄岩土内部裂隙。