[发明专利]一种岩石渗流-应力耦合剪切流变试验的测试方法

说明书

本发明公开了一种岩石渗流‑应力耦合剪切流变试验的测试方法，将岩样放入渗流‑应力耦合剪切流变试验盒中上、下部试验盒之间形成的中空圆柱筒内，上、下部试验盒的接触面为斜面，对密封套筒施加围压固定，向上部试验盒顶端的承压面施加轴压，上、下部试验盒分别设有从上、下表面引至接触面的渗水孔并施加渗压，根据下部试验盒底部安装的应变计得到的水平应变换算出岩样的剪切应变。本发明可通过施加轴向压力来进行倾斜角度下的渗流‑应力耦合剪切流变试验，通过轴压与剪切面的倾角即剪切角度α来换算剪切应力，并通过下部试验盒底端应变计与剪切角度α换算渗流‑应力耦合剪切流变量，对定量研究岩石在渗透‑应力耦合条件下的剪切流变特性问题具有参考价值。

技术领域

本发明涉及岩石力学与工程领域，具体涉及一种岩石渗流-应力耦合剪切流变试验。

背景技术

岩石渗透特性的研究是目前岩石力学一个重要的研究课题，具有非常重要的工程背景和意义，例如坝基、隧道或洞穴的挖掘、油气开采等，地下水是影响岩石工程稳定的重要因素。岩石渗流-应力耦合条件下的剪切试验是研究工程中地震、滑坡等产生机理的基础，因此受到国内外岩石力学工作者的重视。

岩石的流变破坏普遍存在，许多岩体工程的破坏都因岩石的流变破坏而引起。岩石的流变试验是研究岩石在长期荷载作用下力学特性的基本手段，开展岩石渗流-应力耦合条件下的剪切流变试验可以定性和定量地研究剪切流变试验中的渗流-应力耦合问题。目前针对岩石剪切流变的试验中，大多采用水平加载的形式研究水平剪切面，还没有进行垂直加载下带有不同角度的剪切流变试验。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种岩石渗流-应力耦合剪切流变试验的测试方法，解决岩石在倾斜角度下渗流-应力耦合剪切流变的测试技术问题。

技术方案：本发明提供了一种岩石渗流-应力耦合剪切流变试验的测试方法，包括以下步骤：

(1)将岩样放入渗流-应力耦合剪切流变试验盒中上、下部试验盒之间形成的中空圆柱筒内，上、下部试验盒的接触面为斜面，所述渗流-应力耦合剪切流变试验盒置于密封套筒内，放入岩石三轴试验仪上进行固定；

(2)对密封套筒施加围压固定，保证试验盒只在套筒内部发生滑移变化；

(3)向上部试验盒顶端的承压面施加轴压；

(4)上、下部试验盒分别设有从上、下表面引至接触面的渗水孔，通过渗水孔向岩样施加渗压；

(5)根据下部试验盒底部安装的应变计得到的水平应变换算出岩样的剪切应变。

进一步，上、下部试验盒接触面的斜角即为剪切角度α，剪切应力通过轴压与剪切角度α进行换算得到。

进一步，所述下部试验盒外壁沿周向2/3的部分设有由弹性变形材料填充的凹陷，下部试验盒的底部安装有滑槽，应变计置于滑槽内，为下部试验盒的水平变形滑动提供空间。

进一步，所述凹陷的深度为下部试验盒所允许的最大水平位移量。

进一步，所述下部试验盒渗水孔的渗压大于上部试验盒渗水孔的渗压，渗压差即为剪切流变试验中的渗压。

进一步，对岩样施加稳定的渗压值并保持24小时。

为了保证渗压施加方向沿岩样对称，所述上、下部试验盒的渗水孔沿接触面的中心中心对称。

进一步，所述渗水孔沿接触面向外延伸的位置设有防水凹槽，凹槽内部有防水垫层，上、下部试验盒在与防水凹槽相对应的位置设有与凹槽相适配的凸起件，用于防止渗透水向除剪切面方向外其余方向渗透。

为了保证岩样与试验盒贴合匹配，不留空隙，所述中空圆柱筒内放置高性能橡胶套，橡胶套内径与岩样的外径相同。