[发明专利]一种断层破碎带围岩真三轴冲击压缩模拟装置

说明书

本发明公开了一种断层破碎带围岩真三轴冲击压缩模拟装置，包括：装置本体，内部限定出测试空间；前后加载机构，包括前支撑部件、后加载部件和横向冲击装置，前支撑部件连接于前边框，后加载部件由后边框向前延伸，横向冲击装置用于向后加载部件施加向前的冲击载荷；左右加载机构，包括左支撑部件、右加载部件，左支撑部件连接于左边框，右加载部件由右边框向左延伸；上下加载机构，包括下支撑部件、上加载部件和竖向冲击装置，下支撑部件连接于下边框，上加载部件由上边框向下延伸，竖向冲击装置用于向上加载部件施加向下的冲击载荷。本发明的技术方案能够在岩石真实应力条件下的动态剪切过程中，实现承受突然的冲击荷载的强度和变形分析。

技术领域

本发明用于隧道施工测试领域，特别是涉及一种断层破碎带围岩真三轴冲击压缩模拟装置。

背景技术

隧道作为穿山越岭的重要通道，工程地位独特。当隧道穿越断层破碎带等地质条件复杂的薄弱地带时，因围岩工程性质极差且破碎，开挖和支护难度均很大，并很可能与周边既有水源形成导水通道，造成隧道涌水量增大。在隧道开挖过程中，临空面的暴露会引起岩体应力突变以及地下水渗流场和水位的变化，断层破碎带围岩受到岩体应力变化与渗透水压耦合作用将引发进一步破碎。

综上所述，断层破碎带地质条件复杂，隧道周边环境十分敏感，施工存在众多处技术难题，若控制不到位，极有可能引发隧道垮塌、涌水、突泥等安全事故，准确测试真三轴应力条件下承受冲击荷载、水力耦合作用岩石的压裂渗流特性尤为重要。针对真三轴应力条件下承受冲击荷载、水力耦合作用岩石的压裂渗流特性的测试，现有技术存在以下不足：

1.现有真三轴装置不能真实模拟岩石在剪切渗流过程中承受冲击荷载和地震荷载下的力学行为。

2.现有技术在进行岩石三轴压缩和剪切过程时，不能进行三向动荷载试验，如三向简谐荷载、三角波和地震荷载。

3.现有技术对于立方体试件在剪切过程中的对液体的封堵效果不好，也不能注入有腐蚀性的液体。

4.现有技术在动态剪切的过程中不能叠加冲击荷载，而真实的工程实际中，岩石不仅承受周期性的动荷载，还可能出现一些突然的冲击荷载。

5.现有技术不能很好地模拟岩石真实受力条件下的压裂过程。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种断层破碎带围岩真三轴冲击压缩模拟装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种断层破碎带围岩真三轴冲击压缩模拟装置，包括：

装置本体，所述装置本体内部限定出能够容纳测试岩石的测试空间，所述装置本体在所述测试空间的前侧形成前边框，在所述测试空间的后侧形成后边框，在所述测试空间的左侧形成左边框，在所述测试空间的右侧形成右边框，在所述测试空间的上侧形成上边框，在所述测试空间的下侧形成下边框；

前后加载机构，包括前支撑部件、后加载部件和横向冲击装置，所述前支撑部件连接于所述前边框，用于从前侧抵住位于所述测试空间的测试岩石，所述后加载部件由所述后边框向前延伸，用于从后侧向测试岩石施加作用力，所述横向冲击装置用于向所述后加载部件施加向前的冲击载荷；

左右加载机构，包括左支撑部件和右加载部件，所述左支撑部件连接于所述左边框，用于从左侧抵住位于所述测试空间的测试岩石，所述右加载部件由所述右边框向左延伸，用于从右侧向测试岩石施加作用力；

上下加载机构，包括下支撑部件、上加载部件和竖向冲击装置，所述下支撑部件连接于所述下边框，用于从下侧抵住位于所述测试空间的测试岩石，所述上加载部件由所述上边框向下延伸，用于从上侧向测试岩石施加作用力，所述竖向冲击装置用于向所述上加载部件施加向下的冲击载荷。