[发明专利]渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法

说明书

本发明渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法，所述系统包括：底座上固设有第一支柱，第一支柱上枢接第一、第二刚性梁，第二刚性梁上设有活动支座，活动支座与第一刚性梁接触，第一刚性梁一端固接有砝码台和振动器，振动器外接有调频器，通过调频器调整振动器产生不同幅值、不同频率的振动，进而对试件产生不同幅值、不同频率的轴向扰动；通过增减砝码台上的砝码数量可以实现蠕变加卸载试验；还可对试件加载不同的围压和不同大小的渗透水压；实现不同轴压、不同围压、不同渗透水压、不同扰动特征的岩石蠕变实验测试，可以较好的研究复杂状况下岩石的蠕变特性。

技术领域

本发明涉及岩石单轴、三轴蠕变实验测试技术领域，具体涉及一种渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法。

背景技术

我国千米级以上矿井越来越多，随着资源开采逐渐向深部发展，开采深度不断增加，深部围岩的赋存环境也越来越复杂，特别是深部岩体处于“三高一扰动”的力学环境下，巷道变形破坏更加严重。巷道变形主要是蠕变，深井道围岩应力状态接近于岩石强度极限，巷道开挖加卸载、深部冲击扰动是深部巷道围岩变形的重要组成部分；与此同时，随着矿山开采深度的增加，水压力不断增大，深部开采的水害问题日益严重，有些矿井因为底板水的威胁而不能开采。据不完全统计，目前全国600余座国有重点煤矿中受地下水害威胁的矿井达298处，占49.7％。岩石作为资源开采的直接作用载体，从己有静态研究视角所得出的岩石蠕变参数难以解决现有难题，研究其复杂赋存环境下的蠕变特性迫在眉睫。

岩石蠕变实验是研究岩石蠕变特性的主要手段，对于研究复杂状态下的岩石蠕变特性,在工业上，已有多种三轴蠕变实验台对岩石蠕变进行实验，从而满足实际工程中涉及到的岩石蠕变实验。然而对于深部岩体复杂环境下考虑多因素的岩石蠕变实验装置相对较少，本实验系统同时岩石考虑岩石加卸载、渗透水压力、轴向扰动力下的岩石蠕变实验系统，其中轴向扰动力充分考虑的扰动频率和扰动幅值；同时设备的加载方式以杠杆式加载，其结构简单、易于组装和拆卸，当在长期加载实验中，较电子液压式加载装置是避免由于电力故障导致实验失败。

因此，需要提出一种考虑渗透水压力和扰动力共同作用下的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统及方法，旨在解决传统设备存在难以同时进行轴压加载、围压加载、渗透水压力加载及扰动加载的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:

本发明提供的渗透水压力作用下的岩石扰动蠕变实验测试系统，包括：底座，所述底座上固设有第一支柱，所述第一支柱上部枢接第一刚性梁，其中部枢接有第二刚性梁，所述第二刚性梁上端面滑动连接有活动支座，且所述活动支座与所述第一刚性梁的下端面接触，通过调节所述活动支座在所述第二刚性梁上的位置得到不同的扩力比，所述第一刚性梁远离所述第一支柱的一端端部固接有砝码台和振动器，所述振动器外接有调频器，所述砝码台悬吊于所述第一刚性梁下部，且所述砝码台和所述振动器沿纵向分布在一条直线上，在所述第一支柱和第二支柱之间的底座上设置有缸体，传力柱中开设有第一通孔，所述第一通孔通过管道连接第一六通阀，所述第一六通阀外接压力表、水泵和稳压罐，所述缸体内部的底板上设置有垫板，试件纵向设置于所述垫板上方，所述试件的两个端部分别设置有上垫块和下垫块，所述下垫块嵌装在所述垫板上，传力柱一端与所述上垫块接触，其另一端穿过所述缸体与所述第二刚性梁的下端部相接触，所述缸体中部开设有第二通孔，所述第二通孔通过管道连接第二六通阀，所述第二六通阀外接压力表、气泵和稳压罐，所述下垫块和垫板上开设有第三通孔，所述第三通孔通过管道连接流量仪，所述传力柱和所述上垫块相接触处套设有密封活塞，使所述缸体内部分隔为两部分空腔，所述传力柱上部安装有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器通过导线外接数据记录仪。

所述活动支架包括支架底座，所述支架底座上端面开设有V形槽，所述V形槽中坐设有连接件，所述连接件与所述所述第一刚性梁的下端部相接触。