[发明专利]微机控制电液伺服岩石三轴动态剪切渗流耦合试验方法

权利要求书

1.微机控制电液伺服岩石三轴动态剪切渗流耦合试验方法，其特征在于所采用装置是一种用于不同温度作用及不同流体注入下的岩石动态剪切渗流耦合特性研究的试验装置，试验方法如下：

1）采用半圆柱形有机玻璃磨具浇注硅橡胶半圆柱形压头（10），然后将两个由45#钢半圆柱形压头（34）和硅橡胶半圆柱形压头（10）所拼成的φ50×20mm的圆柱体剪切压头按相对的方位对齐放在试件（12）的两端；

2）接着将两个直径为50mm的内凹压头（11）对齐放在剪切压头的两端，然后利用特氟龙胶带（31）将试件（12）、剪切压头和内凹压头（11）三者自上而下螺旋缠绕数圈成为一个整体；将整体套入热缩套管（61）中，并用热风机反复吹烤，然后将其放入恒温箱中保持温度200℃进行2h的烘烤并拿出，待冷却至室温后；

3）将试件（12）放入橡胶套（36）内，并将橡胶套插入支撑架内，接着将两个内径为50mm，厚度为2mm的铝环放入试件（12）的外壁和橡胶套（36）的内壁之间，使得二者间没有空隙，其中上部铝环（32）分布在上剪切压头顶部与超过试件（12）的上端面10mm之间，而下部铝环（35）分布在下剪切压头的底部和超过试件的下端面10mm间；

4）将装有试件（12）和橡胶套（36）的支撑架放在转换压块（15）间，并用U型卡环（63）连接支撑架和支撑架定位环（62），使支撑架在三轴压力室（42）内的位置固定，之后，在支撑杆（64）上安装声发射探头（47）、径向LVDT（65）、温度传感器（68）监测设备，并在支撑架的上圆环板（52）上放置承压板（66），然后连接三轴压力室的下腔体（30）与三轴压力室底座（16），两者用凹形环状卡套（38）卡紧；

5）在外加载杆（8）上接上第二外接杆（27），手动移动外第二加载杆（27），使加载杆下端与橡胶套（36）上部的承压板（66）相接触，实现橡胶套（36）的全段密封，然后将第二外接杆（27）卸下并接在内加载杆（7）上，调节轴向LVDT（3）的位置，使轴向LVDT（3）的指针与第一外接杆（2）相接触；然后在三轴压力室（42）的外侧安装三轴室温度控制外壳（57），至此，三轴釜装配完毕;

6）开启围压加载系统中的充液油缸控制系统（24），将储油罐（59）中的油首先抽入油浴升温系统（58）中按指定温度对油体加热，然后打开充液相关阀门及增压室（22）上的溢流阀（46），接着采用充液油缸控制系统（24）往三轴压力室（42）内充油，待溢流口（20）处有油流出时，关闭溢流阀（46）、充液油缸控制系统（24）和相应的针阀（18）；

7）开启围压加载系统中的伺服油缸控制系统（23），配合增压室（22）能够将三轴压力室（42）内的油压按恒定的加载速率升至试验所需值；

8）开启三轴室温度控制外壳（57），保持三轴压力室（42）内的温度波动范围在1~2℃，进而实现对试件（12）的不同围压及不同温度的控制，并实时采集温度传感器（68）、压力传感器（17）、外侧的LVDT（5）、轴向LVDT（3）所有传感器的读数变化；

9）待围压稳定在预设的试验压力后，微机控制电液伺服加载系统（1），通过加载内加载杆（7）将剪切力施加到试件（12）的上端面，在对岩体试件（12）实施剪切力同时，开启流体注入系统中的液体注入系统（40）和气体注入系统（41），开启背压阀，将其调至试验所需孔隙压力值P₀；随后开启液体储存罐（60）及液体注入系统（40）；接着按恒定压力或恒定流量将液体储存罐（60）和气体储存罐（55）中的气液两相流体注入三轴压力室（42）内的试件（12）的下端面，两种流体能够独立注入，也能够混合注入；

10）开启液体采集瓶（25）和气体流量计（26），实现气体和液体的分离和称量，在剪切渗流耦合试验的全过程中实时采集并记录试件（12）的法向和剪切力的大小，法向和剪切变形的大小，并记录剪切全过程的声发射信号，同时测量气体和液体的压力值和流量值，进而绘制曲线分析岩体的剪切渗流耦合特性。

2.按照权利要求1所述的微机控制电液伺服岩石三轴动态剪切渗流耦合试验方法，其特征在于，通过调节气体增压增温系统（56）和背压阀（69），使注入的气体处于超临界状态。