[发明专利]测量岩石试样体积应变的三轴实验仪压力室及其操作方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程学科土工实验领域，具体涉及一种测量岩石试样体积应变的三轴实验仪压力室及其操作方法。

背景技术

在土木工程领域中，土的本构关系十分重要且十分复杂，它揭示了土的应力-应变变形特性。岩石三轴实验的体积应变是本构关系的重要参数，主要通过泊松比结合轴向应变计算得到。波松比的获取方法主要为以下两种：(1)先进行岩石的单轴实验，在不加围压的情况下，通过在岩块试样的侧面粘贴电阻式应变片测量岩块的横向应变ε₂和竖向应变ε₁，通过计算μ＝ε₂/ε₁得到土的波松比，将其结果应用于三轴实验中。这种方法虽然能直接通过应变片的测得，但是存在两个问题：a、在单轴实验中测量完横向应变和纵向应变后，所测试岩块已经被损坏，在进行三轴实验时需要采用新的岩块，这就导致三轴实验采用的波松比其实并不是该试样的波松比，从而造成很大的误差；b、一些小的裂隙会对实验结果造成重要影响，而该方法在应变片所贴的位置选择上没有统一的规定或要求，因此受操作人员主观影响很大，所以此方法得到的结果并不能准确反映岩块的波松比。(2)目前也有直接用三轴实验测量的方法，即用橡皮膜包裹岩样提供围压，同样采用贴应变片的方法，用油压进行加载通过电阻片得到横向应变和纵向应变。这种方法虽然避免了上述更换试样所带来的实验误差，但其仍然有以下三方面问题：a、该方法通过橡皮膜对岩样进行包裹，由于岩块三轴实验所加的应力很大，容易造成橡皮膜的破坏。b、电阻应变片需要通电，导线的出入也降低了橡皮膜的密封性，在巨大的液压下容易造成实验过程中的漏油情况c、该方法同样面临应变片位置选择受主观性影响较大的问题。

总之，无论采用哪种方法均需要在试样上贴应变片，此方法造成传统的岩石泊松比测试存在较大误差，导致采用该泊松比计算最终得到的岩石三轴实验的体积应变及应力-应变曲线的准确性也不高。因此，如何在三轴实验中精确测量岩块体积应变是一个值得关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量岩石试样体积应变的三轴实验仪压力室及其操作方法，解决了现有技术中存在的单轴实验参数用于三轴实验所导致的不准确、应变片位置选取带来的误差、现有实验过程不易操作问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种测量岩石试样体积应变的三轴实验仪压力室，包括基座和设置在基座上的压力舱，压力舱为提供围压的密闭容腔，内设有用于承载岩石试样的承样平台，还包括设置在岩石试样顶部加压帽，承样平台与岩石试样之间以及岩石试样与加压帽之间均设置有透水石，还包括贯穿基座和承样平台用于对岩石试样进行饱和的进水管，加压帽上设置有一上下贯通的排水管，排水管连接至开设在基座上的出水孔；

压力舱上设置有用于装样时的对中观察和完整试样破坏过程观察的观测窗；压力舱内还设置有用于测量舱内压力的压力传感器，压力传感器与精密体积压力控制器连接，精密体积压力控制器通过进出水管连通压力舱内腔；

压力舱顶部设置有活塞套杆组件，活塞套杆组件内套设有传力装置，传力装置的前端伸入压力舱内腔作用在加压帽上，传力装置的尾端连接有加载装置，加载装置上固定连接有用于测量传力装置位移的位移百分表。

进一步的，压力舱采用厚壁不锈钢制备，为无变性的纯刚性舱。

进一步的，观测窗包括分别设置压力舱两侧的第一观测窗和第二观测窗，第一观测窗和第二观测窗位于压力舱中上部，与试样加压顶帽同高度。

进一步的，第一观测窗和第二观测窗均为带透镜功能的高强有机玻璃。

进一步的，加压帽位于岩样上表面中心，加压帽的顶部中心为内凹的结构设置，传力装置作用于加压帽的顶部中心位置。

进一步的，还包括用于确保传力装置运动轨迹为竖直方向的活塞套杆组件，活塞套杆组件与传力装置之间设置有至少三层密封圈。

进一步的，压力舱顶部设置有纵向支杆，纵向支杆上设置有可沿其纵向升降的用于确定位移百分表初始位置的承台。

进一步的，压力舱顶部还设置有排气孔，排气孔内设置有排气螺栓。