[发明专利]用于模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验盒及方法

权利要求书

1.一种用于模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验盒，包括直剪盒和位于所述直剪盒内试件仓，所述的试件仓内用于放置混凝土剪切块和剪切试样，其特征在于：

所述的混凝土剪切块包括上部剪切块和下部剪切块，所述的上部剪切块和下部剪切块之间为所述的剪切试样；

所述的直剪盒包括密封压盖装置、加载压头装置、滑动压板装置、液压装置及加热装置，所述的密封压盖装置为一框形结构，其由上部压盖、侧面压盖、加热压盖和底部压盖组成，其中相邻的压盖之间紧密连接；

所述的加载压头装置包括垂直加载压头、水平加载压头及剪切压头，所述的垂直加载压头位于所述的上部压盖上，所述的水平加载压头位于所述的侧面压盖上，所述的剪切压头位于所述的加热压盖上；

所述的滑动压板装置包括上滑动压板和侧滑动压板，所述的上滑动压板位于所述的垂直加载压头的下方，所述的上滑动压板可沿所述垂直加载压头相对滑动；所述的侧滑动压板设置有六个，其中四个位于所述的水平加载压头的一侧，且可沿着所述的水平加载压头相对滑动，另外两个位于所述的剪切压头的一侧，且可沿着所述的剪切压头相对滑动；

所述的液压装置包括液压油进口和液压油出口，所述的液压油进口和液压油出口位于所述的加热压盖的上方，所述的液压油进口连接有液压泵和油箱；

所述的加热装置包括加热槽和加热丝，所述的加热槽位于所述加热压盖的下方，在所述的加热槽内布置所述加热丝，所述加热丝用于通电后将试件仓内的液压油升温；

所述的上部剪切块和下部剪切块的尺寸均为200mm×200mm×150mm，上部剪切块与下部剪切块之间的间距为10mm；所述的剪切试样为立方体原岩试样，其边长尺寸大于70mm且小于150mm；

所述的上滑动压板的上端面上设置有若干滚珠槽一，每个滚珠槽一上均设置有滚珠一，通过滚珠一实现上滑动压板与所述垂直加载压头的相对滑动；

所述的侧滑动压板与所述水平加载压头、剪切压头的相对面上设置有若干滚珠槽二，每个滚珠槽二上设置有滚珠二，通过滚珠二实现侧滑动压板与水平加载压头、剪切压头的相对滑动。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验盒，其特征在于：相邻的压盖之间通过耐高温密封垫、紧固螺栓连接在一起。

3.根据权利要求2所述的一种用于模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验盒，其特征在于：所述的加热槽为矩形凹槽。

4.根据权利要求3所述的一种用于模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验盒，其特征在于：所述的侧滑动压板上部端面设置有声发射探孔，所述的声发射探孔用于固定声发射传感器。

5.一种模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的一种用于模拟力-热-液耦合环境的大尺寸真三轴直剪试验盒，所述试验方法依次包括以下步骤：

a、制备试件，分别制备尺寸为200mm×200mm×150mm的上部剪切块和下部剪切块，制备立方体原岩试样作为剪切试样；

b、安装，将水平加载压头嵌入侧面压盖，将剪切压头嵌入加热压盖，将两个侧面压盖、两个加热压盖和底部压盖相互固定并密封；将声发射传感器嵌入声发射探孔中，将侧滑动压板安置于水平加载压头、剪切压头的相对侧；将上部剪切块、下部剪切块放置于试验仓中，依次封盖上滑动压板、垂直加载压头和上部压盖，并固定密封；

将所述的大尺寸真三轴直剪试验盒置于真三轴压力试验机中待试验，利用耐高压软管将液压油进口、液压油出口连接液压泵和油箱，连接声发射传感器和加热丝；

c、注入液压油、升温增压，利用液压泵通过液压油进口向试验仓注入液压油，接通电源利用加热丝将液压油加热，通过外置温度传感器监测液压油油温，以达到试验条件；增大油压直到满足液压条件；

d、试验，打开真三轴压力试验机，施加垂直应力和水平应力，通过声发射监测装置对试样进行监测，施加剪切应力直至试样发生破坏；试验结束后卸压围压、抽出液压油，观察试样破坏形式，结合试验数据和裂纹扩展形式揭示剪切裂纹动态演化特征和滑移破坏机制。