[实用新型]一种岩石热-固耦合实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及的一种岩石热-固耦合实验系统，主要是用于进行岩石在温度和应力耦合作用下的短长期力学试验，研究分析温度和应力耦合作用机理及其对岩石短长期力学行为的影响，试验结果可为放射性废物地质处置等地下工程设计、施工和长期稳定性分析提供重要的试验技术支持。

背景技术

随着我国核电建设的发展，高水平放射性废物简称高放废物的处置已经成为一个重大的安全和环保问题。高放废物是伴随核工业发展而产生的一种特殊的废物，具有放射性强、毒性大、半衰期长等特点，对环境具有潜在的巨大威胁，一旦进入人类生存环境，危害极大，且难以消除。因此，高放废物的安全处置是一个影响核能可持续发展、环境保护和子孙后代福祉的重大问题。

高放废物处置库在开挖过程中，其初始状态受到开挖、远场应力或者其他因素扰动，形成一定的开挖扰动区，其主要形式为张拉、剪切裂纹的产生、原生裂纹的闭合和张开。开挖扰动区不仅对围岩的力学参数和渗流参数产生较大的影响，而且对围岩的热学参数也会产生较大的影响。在随后的运营过程中，高放废物衰变会不断产生大量的热，导致高放废物处置库中围岩温度的升高。由于开挖损伤区内张拉、剪切裂纹裂隙引起围岩热学参数变化，进而引起围岩内温度场分布不均匀。温度场的不均匀分布可能导致围岩已有裂隙扩展或者产生新的裂隙，而成为核素泄漏的潜在通道。因此，评估岩石的物理力学特性和辐射热作用下的性能对于处置库的安全至关重要，这些参数也是场址评价、未来地下实验室与处置库的设计和建造必要的基本资料。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可以进行岩石热-固耦合试验，并且温度控制精确、刚度大，控制和采集都能实现自动化的一种岩石热-固耦合实验系统。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种岩石热-固耦合实验系统，其特征在于，包括工作平台；固定在工作平台上的反力框架；设置反力框架内的围压室；设置在围压室上方依次叠放并固定在反力框架上的千斤顶、偏压电泵和围压电泵；与千斤顶连接的手动泵；一个自动数据采集器；以及同时与自动数据采集器连接的偏压压力传感器和围压压力传感器；所述偏压压力传感器与偏压电泵连接；所述围压压力传感器与围压电泵连接；所述偏压电泵与千斤顶连接；所述围压电泵与围压室连接，所述围压室上还设有对围压室进行加热保温的温控子系统，所述自动数据采集器还与温控子系统连接。

在上述的一种岩石热-固耦合实验系统，围压室包括一个包含有下压头的下底座；下压头上方设有与下压头配合的上压头；所述下底座设有圆台，套筒一端套在圆台上，另一端设有上顶盖，上顶盖上设有一个能上下垂直运动的活塞，所述活塞上设有连通自平衡压力室的小孔；所述下底座上设有围压通道和传感器连线通道；所述围压通道连接围压电泵；所述传感器连线通道连接围压压力传感器；下底座和上顶盖边缘处各设有螺孔，并通过螺杆将下底座、上顶盖和套筒组合并密封。

在上述的一种岩石热-固耦合实验系统，所述温控子系统包括加热套、保温套和温控箱；所述加热套包裹在上述套筒的外壁，所述保温套将包裹住整个围压室，所述温控箱与加热套连接；该岩石热-固耦合实验系统还包括一个插入到下底座上监控围压室的温度并将温度信号传递到温控箱的热电偶传感器。

在上述的一种岩石热-固耦合实验系统，还包括两个溢流阀，即第一溢流阀和第二溢流阀；所述第一溢流阀分别与偏压压力传感器和偏压电泵连接；所述第二溢流阀分别与围压压力传感器和传感器连线通道连接。

在上述的一种岩石热-固耦合实验系统，所述千斤顶内设有用于实现活塞下降的活塞下降通道和用于实现活塞上升的活塞上升通道；所述活塞下降通道分别与手动泵和偏压电泵连接；所述活塞上升通道只与手动泵连接；所述手动泵设有用于选择调节活塞下降或者上升的转向阀。

因此，本实用新型具有如下优点：1.设计合理，结构简单且完全实用；2. 可以进行岩石热-固耦合试验，并且温度控制精确、刚度大，控制和采集都能实现自动化。

附图说明

图1 为本实用新型的主视结构示意图。

图2 为图1中围压室的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。图中，工作平台1、反力框架2、围压室3、千斤顶4、偏压电泵5、围压电泵6、手动泵7、自动数据采集器8、偏压压力传感器9、围压压力传感器10、下压头11、下底座12、套筒13、上顶盖14、活塞15、第一溢流阀17、第二溢流阀18、上压头19、加热套20、保温套21、温控箱22、热电偶传感器23。

实施例：