[发明专利]动静荷载复杂环境中裂隙岩体力学响应模拟试验方法

说明书

本发明公开了一种动静荷载复杂环境中裂隙岩体力学响应模拟试验方法，包括以下步骤：步骤一、试样准备；步骤二、准备多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统安装；步骤三、施加真三轴应力；步骤四、动荷载使用前的准备与检查；步骤五、渗流试验；步骤六、利用电加热管加热岩体试样；步骤七、进行动荷载试验；步骤八、检测和调整；步骤九、更换岩体试样；步骤十、重复步骤四至步骤八；步骤十一、同组其他试验；步骤十二、试验结束。通过长度方向不同作用力加载以及分级动荷载作用，能够更加真实地模拟地下储层三轴应力状态，以及动静荷载下温度、应力、渗流耦合环境中裂隙岩体力学响应规律。

技术领域

本发明属于岩体力学响应模拟试验方法技术领域，具体涉及一种基于动静荷载下温度、应力、渗流耦合环境中裂隙岩体力学响应的模拟试验方法。

背景技术

现有的岩体力学响应模拟试验方法主要存在以下问题：(1)所采用的模型尺寸较小，模拟动力灾害的发展过程有一定的空间限制，不能够准确模拟现场；(2)试验环境单一，无法模拟动静荷载下温度、应力、渗流耦合环境中裂隙岩体力学响应规律。

发明内容

本发明拟提供一种动静荷载复杂环境中裂隙岩体力学响应模拟试验方法，通过长度方向不同作用力加载以及分级动荷载作用、加热功能能够更加真实地模拟地下储层三轴应力状态，以及动静荷载下温度、应力、渗流耦合环境中裂隙岩体力学响应规律。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种动静荷载复杂环境中裂隙岩体力学响应模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤一、岩体试样准备；

选取大块含天然裂隙的砂岩，切割成长1000×宽400×高400mm的矩形试样，利用桁吊将砂岩试样放置于试验箱体内部，并进行合盖，再将试件箱箱体吊装至转运架上；

步骤二、准备多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统安装；

多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统包括主体模型和转运架；所述主体模型具有真三轴模拟实验功能，包括真三轴加载系统和步骤一中的试件箱；X方向具有独立液压加载装置进行加压，最大加载压力5000kN；Y、Z两个方向均有4组独立的液压加载装置进行加压，单组液压加载装置最大加载压力3000kN，每组液压加载装置能单独控制，并实现1000mm长度方向不同作用力加载，能够更加真实地模拟地下储层三轴应力状态；主体模型内铺设有加热管，具有岩体试样的加热功能；主体模型的底部铺设有防窜流板；

将试件箱通过转运架送入真三轴加载系统中，使试件箱体的应力加载垫块与真三轴加载系统中的压头一一对应；

步骤三、施加真三轴应力；

根据实测的地层地应力，利用真三轴加载系统对模拟地层施加地应力，在加载应力的过程中，首先移动压头，使压头与加载垫块接触，并施加一定的预应力以达到σ_x＝σ_y＝σ_z的静水压力状态，然后以阶梯型的方式逐一加载Z、Y、X三个方向应力达到预定的地应力值；

步骤四、动荷载使用前的准备与检查；

检查各液压管路、电路以及信号连接线是否连接正确，无松动现象，接通多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统的总电源，确定带电指示灯亮；启动油泵，等待软件启动结束后，多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统正常后可进行试验；

步骤五、渗流试验；