[发明专利]一种多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试系统及方法

说明书

本发明提供一种多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试系统及方法，多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试系统主要包括模型系统，轴向加载系统，孔隙水、气定量注入系统，数据收集处理系统。多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试方法包括：通过构建的实验系统实现全密闭应力场、渗流场、酸碱场和温度场的构建，并通过计量监测系统对相关物理化学性质进行实时监测。本发明的系统和方法可以灵活构建多场耦合环境，更为准确的模拟固废基充填材料在实际矿井情况下的承载性能，为固废基充填材料的应用提供实验数据支撑。

技术领域

本发明属于多场耦合实验测试技术领域，具体涉及一种多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试系统及方法。

背景技术

近些年来，井下固废规模化处理技术不断发展，固废基材料井下充填已经成为我国矿井处理矿井固废的常用方法之一。然而井下条件复杂多变，固废基充填材料充填至进行后，将受应力场、渗流场、温度场、酸碱度等多重因素影响，其在多场耦合作用下承载特性的难以在井下进行直观有效观测。同时目前的固废基充填材料实验设备无法有效构建多场耦合的力学实验环境，亟需研发可以测试多场耦合环境下固废基充填材料承载压缩性能的一种新型的实验系统及其配套的试验方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试系统及其配套测试方法，灵活构建多场耦合环境，更为准确的模拟固废基充填材料在实际矿井情况下的承载性能，为固废基充填材料的应用提供实验数据支撑。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的第一个目的是，提供一种多场耦合环境下固废基充填材料承载性能测试系统，所述系统包括孔隙水、气定量注入系统，轴向加载系统，模型系统，数据收集处理系统，其中，

所述模型系统包括试样、柔性加热套、模型筒体、轴向加载杆、温度传感器、压力传感器，所述模型筒体的外周具有所述柔性加热套，其中，所述柔性加热套内置电阻丝加热装置，用于向位于所述模型筒体内放置的所述试样进行恒温加热；所述温度传感器、压力传感器位于模型筒体两侧，用于监测所述试样的温度和压力；所述模型筒体的上下两端均轴向连接有所述轴向加载杆，上下两端的所述轴向加载杆上分别设有渗流出口和渗流入口；

所述孔隙水、气定量注入系统与所述模型系统的渗流入口连接，包括气体注入部分和液体注入部分，用于向所述模型系统注入气体和液体；

所述轴向加载系统与所述模型系统的轴向加载杆轴向连接，用于向试样提供轴向应力；

所述数据收集处理系统与所述孔隙水、气定量注入系统，轴向加载系统，模型系统独立地信号连接，用于控制所述孔隙水、气定量注入系统向所述模型系统注入的气体和液体的输入参数，及用于控制轴向加载系统向试样提供的轴向应力，及用于收集并处理来自所述模型系统中的监测信号，所述监测信号包括所述温度传感器、压力传感器监测的温度和压力。

可选的，在本发明的一种实施方式中，所述孔隙水、气定量注入系统向所述模型系统注入的气体和液体的输入参数包括气体的流量、压力和类型，液体的流量、压力、类型和酸碱度。

可选的，在本发明的一种实施方式中，所述气体注入部分通过静压空压机和气体增压泵将存储在气瓶中的气体增压并输入模型系统。

可选的，在本发明的一种实施方式中，在途中设置气体储罐作为储气和缓冲。

可选的，在本发明的一种实施方式中，所述液体注入部分通过恒速恒压泵将水箱内部的液体增压输入模型系统。

可选的，在本发明的一种实施方式中，所述试样为碎石压制成型后底部为Φ100，高度不高于200mm的圆柱体样品。

可选的，在本发明的一种实施方式中，所述轴向加载系统包括伺服试验机。