[发明专利]一种多场耦合的岩体劣化模拟试验系统及试验方法

说明书

本发明公开了一种多场耦合的岩体劣化模拟试验系统，包括岩体试验装置、应力模拟装置、加热装置、冲刷模拟装置、涌浪模拟装置及监测装置。本发明还公开了一种多场耦合的岩体劣化模拟试验方法。上述多场耦合的岩体劣化模拟试验系统及试验方法，可以模拟在受上部荷载、水流冲刷、温度及涌浪共同作用下多个岩体试样劣化的过程，以及原位干湿循环中浸泡、冲刷、烘干等多项工作，并具有可视化的特点，可观察其过程，克服了现有技术中不能考虑多场耦合和劣化过程可视化以及干湿循环需更换多个仪器的缺点。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种多场耦合的岩体劣化模拟试验系统及试验方法。

背景技术

岩体崩塌在地质灾害中较为常见，我国山区面积占国土面积三分之二以上，是世界上受到崩塌灾害影响最为广大国家之一，且由于青藏高原持续隆盛，造就了我国西部地区边坡高陡，河谷深切的地形地貌，为地质灾害的发生创造了较好的地形条件。

危岩体崩塌与基座的剪切破坏密不可分，诱因往往是人为工程活动等外力作用，如地下采矿作用，岸坡消落带侵蚀作用，岩溶风化作用等。三峡库区作为地质灾害频发、隐患较为集中地区，库水位的变化造成两侧岩体形成两条平行岸坡消落带，促进该段岩体节理裂隙发育，溶蚀凹腔和剥落岩体表层，加之其他各种不利因素，导致消落带岩体严重劣化，并随着时间进一步加剧，极易诱发库区边坡失稳，如2003年三峡库区秭归县千将坪滑坡，2008年巫峡龚家方崩塌，均与水库消落带岩体劣化相关。

但目前国内外学者对岸坡消落带的整体性研究较少，往往仅考虑单一因素，如干湿循环和水岩耦合化学反应等，其研究结果与现场存在一定误差，而现场原位试验则难以反映其周期性规律。相对而言，室内模拟试验能较好地弥补以上研究的不足，在实际工程中，岸坡消落带往往会受到水流冲刷，岩体也会受到上覆荷载的作用，长期气温变化也将对岩石劣化产生重要影响，因此，考虑多场耦合对岩石劣化影响的机理至关重要。但目前的设备及试验方法存在以下不足：难以模拟水流冲刷、气温变化、涌浪作用及应力作用等多场耦合对岸坡岩石劣化的影响，且需要将试样取出进行多次干湿循环，对试验造成不便。

发明内容

基于此，有必要针对现有设备难以模拟多场耦合对岸坡岩石劣化的影响，以及多次干湿循环造成试验过程不变的问题，提供一种多场耦合的岩体劣化模拟试验系统及试验方法。

一种多场耦合的岩体劣化模拟试验系统，包括：

岩体试验装置，包括试验箱及固定器，所述试验箱包括箱体及顶板，所述固定器安装于所述箱体内，所述顶板与所述箱体滑动连接，并与所述固定器固定的试件抵接；

应力模拟装置，包括反力架及压力施加机构，所述反力架用于承载所述试验箱，所述压力施加机构安装于所述反力架上，所述压力施加机构通过所述顶板向所述箱体内的试件施加轴向压力；

加热装置，安装于所述箱体内，所述加热装置用于加热所述试验箱；

冲刷模拟装置，用于为所述箱体内提供溶液并冲刷试件；

涌浪模拟装置，安装于所述箱体内，模拟溶液对试件的涌浪作用；及

监测装置，包括数据监测装置和位移监测装置，包括数据监测装置用于控制所述压力施加机构和所述加热装置，所述位移监测装置安装于所述顶板上，并将试件轴向应变数值传递回所述数据监测装置。

在其中一个实施例中，所述顶板通过摩擦滑轮与所述箱体的侧壁滑动连接。

在其中一个实施例中，所述反力架包括底座、固定柱及浮动板，所述固定柱安装于所述底座上，所述浮动板滑动套设于所述固定柱上，所述压力施加机构安装于所述浮动板上。

在其中一个实施例中，所述加热装置包括加热板，所述加热板安装于所述箱体的内壁上，所述加热板与所述数据监测装置连接。