CN107941625A - 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟*** - Google Patents

岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟*** Download PDF

Info

Publication number
CN107941625A
CN107941625A CN201711343690.0A CN201711343690A CN107941625A CN 107941625 A CN107941625 A CN 107941625A CN 201711343690 A CN201711343690 A CN 201711343690A CN 107941625 A CN107941625 A CN 107941625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
loading axis
test specimen
pressure part
loading
true triaxial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711343690.0A
Other languages
English (en)
Inventor
胡大伟
马啸
陈四利
周辉
张传庆
卢景景
朱勇
杨凡杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Original Assignee
Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS filed Critical Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority to CN201711343690.0A priority Critical patent/CN107941625A/zh
Publication of CN107941625A publication Critical patent/CN107941625A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0048—Hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0075—Strain-stress relations or elastic constants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0222—Temperature
    • G01N2203/0226—High temperature; Heating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***，涉及岩土工程领域。一种岩石全刚性真三轴***，包括刚性真三轴***和温控***，刚性真三轴***包括两两垂直的第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴，驱动***分别连接于第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴，以分别驱动第一加载轴沿其延伸方向移动、第二加载轴沿其延伸方向移动或第三加载轴沿其延伸方向移动，并挤压试验样品，温控***用于贴合于试验样品并向试验样品加热。一种深部岩体温度应力耦合模拟***，其采用了上述的岩石全刚性真三轴***。本发明提供的岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***能实现在800℃的高温环境下进行应力路径模拟实验。

Description

岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***
技术领域
本发明涉及岩土工程领域，具体而言，涉及岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***。
背景技术
真三轴应力路径模拟是研究岩石力学特性的重要实验手段之一，而在高温条件下进行应力路径模拟实验研究对研究深部特殊工程地质条件下的岩石力学特性具有非常重要的意义。而伴随着近些年页岩气、深层地热等资源的开采，迫切的需要一种可在高温下模拟不同高地应力状态的装置，这对现今实验原理及实验仪器都提出了不小的挑战。目前大多数用来模拟应力状态的岩石真三轴实验仪器都是采用复合加载方式，即轴向加载为刚性板，另外两侧四面均采用柔性板，或其中对应两面用刚性板，另外一对应两面使用柔性板，这就需要在压力室内注入液压油对岩石试样实现围压的加载，因此无法模拟在200℃以上的高温地下环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种岩石全刚性真三轴***，其通过刚性的加载方式能实现在800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究，并能在高温情况下保证模拟实验的可靠性。
本发明的另一目的在于提供一种深部岩体温度应力耦合模拟***，其通过刚性的加载方式能实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究，并能在高温情况下保证模拟实验的可靠性。
本发明提供一种技术方案：
一种岩石全刚性真三轴***，包括刚性真三轴***和温控***，所述刚性真三轴***包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动***，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动***分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动***能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控***用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。
进一步地，所述驱动***包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，所述第一驱动件连接于所述第一加载轴，所述第二驱动件连接于所述第二加载轴，所述第三驱动件连接于所述第三加载轴。
进一步地，所述刚性真三轴***还包括装盛组件，所述装盛组件用于装盛所述试验样品，所述装盛组件设置于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴之间，所述第一加载轴能沿所述第一加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第二加载轴能沿所述第二加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第三加载轴能沿所述第三加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品。
进一步地，所述装盛组件包括第一承压件、第二承压件和第三承压件，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互固定连接，并且所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面两两垂直，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面分别朝向所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴。
进一步地，所述装盛组件还包括第一施压件、第二施压件和第三施压件，所述第一施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第一承压件的侧面，所述第一加载轴通过所述第一施压件挤压所述试验样品；所述第二施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第二承压件的侧面，所述第二加载轴通过所述第二施压件挤压所述试验样品；所述第三施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第三承压件的侧面，所述第三加载轴通过所述第三施压件挤压所述试验样品。
进一步地，所述第一承压件和所述第一施压件相靠近的侧面相互平行，所述第二承压件和所述第二施压件相靠近的侧面相互平行，所述第三承压件和所述第三施压件相靠近的侧面相互平行。
进一步地，所述温控***包括柔性加热保温套和温控柜，所述柔性加热保温套用于贴合于所述试验样品的外侧，所述温控柜连接于所述柔性加热保温套，所述温控柜用于调节所述柔性加热保温套内的温度。
进一步地，所述柔性加热保温套包括柔性加热层和柔性保温层，所述柔性加热层用于贴合于所述试验样品的外侧，并且所述柔性加热层连接于所述温控柜，所述柔性保温层贴合于所述柔性加热层相对于所述试验样品的外侧。
进一步地，所述柔性加热保温套上开设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔与所述第一加载轴相适配，所述第一加载轴能伸入所述第一通孔以挤压所述试验样品；所述第二通孔与所述第二加载轴相适配，所述第二加载轴能伸入所述第二通孔以挤压所述试验样品；所述第三通孔与所述第三加载轴相适配，所述第三加载轴能伸入所述第三通孔以挤压所述试验样品。
一种深部岩体温度应力耦合模拟***，包括控制***和真三轴侧量***，所述岩石全刚性真三轴***包括刚性真三轴***和温控***，所述刚性真三轴***包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动***，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动***分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动***能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控***用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。所述控制***分别连接于驱动***和温控***，所述控制***用于控制驱动***分别驱动所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴施压于所述试验样品，并且所述控制***用于检测所述温控***的温度。
相比现有技术，本发明提供的岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***的有益效果是：
本发明提供的岩石全刚性真三轴***和深部岩体温度应力耦合模拟***通过设置相互独立驱动的第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴，并且分别通过驱动***驱动第一加载轴沿第一加载轴的延伸方向移动以挤压试验样品，驱动第二加载轴沿第二加载轴的延伸方向移动以挤压试验样品，驱动第三加载轴沿第三加载轴的延伸方向移动以挤压试验样品，并且第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴两两垂直以使得能从三个相互垂直的方向挤压试验样品，以在三个相互垂直的方向上通过刚性的加载方式实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究。另外，通过温控***对试验样品进行升温，以将试验的模拟环境加热到指定的温度。即，通过本发明提供的岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***能可靠地实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的第一实施例提供的岩石全刚性真三轴***的结构示意图；
图2为本发明的第一实施例提供的岩石全刚性真三轴***局部的结构示意图；
图3为本发明的第二实施例提供的深部岩体温度应力耦合模拟***的结构示意图；
图4为本发明的第二实施例提供的深部岩体温度应力耦合模拟***的局部结构示意图。
图标：10-岩石全刚性真三轴***；11-深部岩体温度应力耦合模拟***；100-刚性真三轴***；110-第一加载轴；120-第二加载轴；130-第三加载轴；141-第一驱动件；142-第二驱动件；143-第三驱动件；150-装盛组件；151-第一承压件；152-第二承压件；153-第三承压件；154-第一施压件；155-第二施压件；156-第三施压件；200-温控***；210-柔性加热保温套；300-控制***；310-温度传感器；320-压力传感器；330-位移传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
第一实施例
请参阅图1，本实施例中提供了一种岩石全刚性真三轴***10，其用于进行应力路径模拟实验研究。并且，岩石全刚性真三轴***10通过刚性的加载方式能实现800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究，并能在高温情况下保证模拟实验的可靠性。
请结合参阅图1和图2，其中，岩石全刚性真三轴***10包括刚性真三轴***100和温控***200。刚性真三轴***100用于提供刚性的加载，以向试验样品提供刚性的挤压力，以模拟应力路径。温控***200用于向试验样品进行加热，以使得试验样品的模拟环境温度能达到指定的温度，以便于试验的模拟。
在现有技术中，对于应力路径模拟实验的模拟，一般对试验样品至少存在一个应力模拟方向为柔性的加载方式，即，通过在压力室内注入液压油，并通过对液压油施压的方式间接的对试验样品进行加压。其中，在需要模拟高温环境下的应力路径模拟实验时，液压油在高温环境下则会出现功能丧失的情况，对于应力路径模拟实验研究是致命的，时常导致模拟实验的失败。
刚性真三轴***100包括第一加载轴110、第二加载轴120、第三加载轴130和驱动***(图未标)。其中，第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130两两垂直，即第一加载轴110的延伸方向、第二加载轴120的延伸方向和第三加载轴130的延伸方向两两垂直。另外，驱动***分别连接于第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130，以使得驱动***能分别驱动第一加载轴110沿第一加载轴110的延伸方向移动，能驱动第二加载轴120沿第二加载轴120的延伸方向移动，以及能驱动第三加载轴130沿第三加载轴130的延伸方向移动，以使得第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130能从三个相互垂直的方向上对试验样品进行挤压加载，便能进行应力路径模拟实验。
其中，第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130均为刚性的加载轴，以使得在温度大于200℃的高温环境下，甚至在温度达到800℃的环境温度也能正常地进行应力路径模拟实验，同时也不会出现任意的应力加载路径的加载错误或者误差，便能实现在温度800℃的高温环境下也能模拟应力路径模拟实验。
其中，驱动***包括第一驱动件141、第二驱动件142和第三驱动件143。第一驱动件141连接于第一加载轴110，以使得第一驱动件141能驱动第一加载轴110沿第一加载轴110的延伸方向移动；第二驱动件142连接于第二加载轴120，以使得第二驱动件142能驱动第二加载轴120沿第二加载轴120的延伸方向移动；第三驱动件143连接于第三加载轴130，以使得第三驱动件143能驱动第三加载轴130沿第三加载轴130的延伸方向移动。其中，第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130分别通过第一驱动件141、第二驱动件142和第三驱动件143驱动，以使得第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130能分别独立驱动，即使得对第一加载轴110的驱动、对第二加载轴120的驱动和对第三加载轴130的驱动相互之间互不产生影响，保证第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130分别对试验样品施压的可靠性以及可控制性。
进一步地，刚性真三轴***100还包括装盛组件150，装盛组件150用于装盛试验样品，并且装盛组件150设置于第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130之间，以使得第一加载轴110能沿第一加载轴110的延伸方向挤压装盛组件150以挤压试验样品；使得第二加载轴120能沿第二加载轴120的延伸方向挤压装盛组件150以挤压试验样品；使得第三加载轴130能沿第三加载轴130的延伸方向挤压装盛组件150以挤压试验样品。
其中，装盛组件150包括第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153。第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153相互固定连接，并且第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153相互靠近的侧面两两垂直，并且第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153相互靠近的侧面分别朝向第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130，以使得第一加载轴110在挤压试验样品时试验样品能抵靠在第一承压件151上，以通过第一承压件151产生的反作用力反向地挤压试验样品，实现对试验样品沿第一加载轴110方向上的挤压；同理，第二加载轴120和第三加载轴130在分别挤压试验样品时，试验样品分别抵靠于第二承压件152和第三承压件153，使得第二承压件152产生的反作用力和第三承压件153产生的反作用力分别沿第二加载轴120的延伸方向和第三加载轴130的延伸方向挤压试验样品，以分别实现在第二加载轴120的延伸方向上和在第三加载轴130的延伸方向上挤压试验样品。
在本实施例中，第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153相互靠近的侧面共同形成直三面角，即，第一承压件151分别与第二承压件152和第三承压件153连接，第二承压件152远离第一承压件151的一侧和第三承压件153远离第一承压件151的一侧相连接，以便于试验样品的定位。应当理解，在其他实施例中，也能在第一承压件151与第二承压件152之间设置间隙，或者在第一承压件151和第三承压件153之间设置间隙，或者在第二承压件152和第三承压件153之间设置间隙，或者使得第一承压件151与第三承压件153之间具有间隙并且第二承压件152与第三承压件153之间具有间隙，或者第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153之间均具有间隙。
另外，装盛组件150还包括第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156，其中，第一施压件154用于贴合于试验样品相对于第一承压件151的侧面，以使得第一加载轴110能通过第一施压件154挤压试验样品，即试验样品设置于第一施压件154和第一承压件151之间，通过第一加载轴110推动第一施压件154对试验样品进行挤压，并通过第一承压件151产生的反作用力使得第一施压件154和第一承压件151共同挤压试验样品，以实现在第一加载轴110的延伸方向上对试验样品进行挤压。同理，第二施压件155用于贴合于试验样品相对于第二承压件152的侧面，以使得第二加载轴120能通过第二施压件155挤压试验样品，即试验样品设置于第二施压件155和第二承压件152之间，通过第二加载轴120推动第二施压件155对试验样品进行挤压，并通过第二承压件152产生的反作用力使得第二施压件155和第二承压件152共同挤压试验样品，以实现在第二加载轴120的延伸方向上对试验样品进行挤压。第三施压件156用于贴合于试验样品相对于第三承压件153的侧面，以使得第三加载轴130能通过第三施压件156挤压试验样品，即试验样品设置于第三施压件156和第三承压件153之间，通过第三加载轴130推动第三施压件156对试验样品进行挤压，并通过第三承压件153产生的反作用力使得第三施压件156和第三承压件153共同挤压试验样品，以实现在第三加载轴130的延伸方向上对试验样品进行挤压。
通过设置第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156对试验样品进行施压，使得第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130对试验样品产生的压力分别通过第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156均匀地施加在试验样品上，保证对试验样品施压模拟应力路径实验的可靠性。
在本实施例中，第一承压件151和第一施压件154相互靠近的侧面相互平行，第二承压件152和第二施压件155相互靠近的侧面相互平行，第三承压件153和第三施压件156相互靠近的侧面相互平行，以使得第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156在分别通过第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130推动并分别朝向第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153挤压试验样品时能保证三个方向上的挤压不会相互产生影响，保证应力路径模拟实验的可靠性。
温控***200包括柔性加热保温套210和温控柜(图未示)，柔性加热保温套210用于贴合于试验样品的外侧，以向试验样品加热，以将模拟实验的环境温度加热到指定的温度，并通过柔性加热保温套210将环境温度保持于指定温度，保证应力路径实验模拟环境温度的稳定性，提高应力路径实验模拟的可靠性。其中，柔性加热保温套210与温控柜连接，以通过温控柜调节控制柔性加热保温套210内部的温度。
需要说明的是，其中柔性加热保温套210能将模拟实验的环境温度从室温加热至指定温度，其中指定温度可达到800℃的高温，并且柔性加热保温套210能将模拟实验的环境温度保温在室温至800℃区间内的任意温度值，以使得岩石全刚性真三轴***10能完成多种温度环境下的应力路径模拟实验。
在本实施例中，柔性加热保温套210用于贴合于第一施压件154、第二施压件155、第三施压件156、第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153的外侧，并且柔性加热保温套210裹附于装盛组件150外侧并形成密闭空间，以避免出现隔热性能降低，保温效果降低的情况出现。
进一步地，柔性加热保温套210上开设有第一通孔(图未标)、第二通孔(图未标)和第三通孔(图未标)，第一通孔与第一加载轴110适配，并且第一加载轴110伸入第一通孔以挤压试验样品，即，第一加载轴110穿过第一通孔抵持于第一施压件154，以避免第一加载轴110直接挤压柔性加热保温套210而对柔性加热保温套210造成损坏。同理，第二通孔与第二加载轴120适配，并且第二加载轴120伸入第二通孔以挤压试验样品，即，第二加载轴120穿过第二通孔抵持于第二施压件155，以避免第二加载轴120直接挤压柔性加热保温套210而对柔性加热保温套210造成损坏。第三通孔与第三加载轴130适配，并且第三加载轴130伸入第三通孔以挤压试验样品，即，第三加载轴130穿过第三通孔抵持于第三施压件156，以避免第三加载轴130直接挤压柔性加热保温套210而对柔性加热保温套210造成损坏。
柔性加热保温套210包括柔性加热层(图未示)和柔性保温层(图未示)，柔性加热层用于贴合于试验样品的外侧，在本实施例中，柔性加热层用于贴合于装盛组件150的外侧，以对装盛组件150加热并间接的加热装盛组件150内部的试验样品，并且柔性加热层连接于温控柜，即通过温控柜调节柔性加热层的温度。柔性保温层贴合于柔性加热层相对于试验样品的外侧，以实现对模拟实验环境保温的目的。
本实施例中提供的岩石全刚性真三轴***10通过设置相互独立驱动的第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130，并且分别通过驱动***驱动第一加载轴110沿第一加载轴110的延伸方向移动以挤压试验样品，驱动第二加载轴120沿第二加载轴120的延伸方向移动以挤压试验样品，驱动第三加载轴130沿第三加载轴130的延伸方向移动以挤压试验样品，并且第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130两两垂直以使得能从三个相互垂直的方向挤压试验样品，以在三个相互垂直的方向上通过刚性的加载方式实现在温度800℃的环境下进行应力路径模拟实验研究。另外，通过温控***200对试验样品进行升温，以将试验的模拟环境加热到指定温度。
第二实施例
请结合参阅图3和图4，本实施例中提供了一种深部岩体温度应力耦合模拟***11，其包括控制***300和第一实施例中提供的岩石全刚性真三轴***10。控制***300分别连接于驱动***和温控***200，控制***300用于控制驱动***分别驱动第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130施压于试验样品，并且能通过控制***300控制驱动***驱动第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130施加于试验样品的压力。另外，控制***300用于检测温控***200的温度，以便于实时检测并调控温控***200的温度。
在本实施例中，控制***300包括温度传感器310、多个压力传感器320和多个位移传感器330，其中多个位移传感器330分别连接于第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156，以用于检测第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156分别在第一加载轴110、第二加载轴120和第三加载轴130的推动下挤压试验样品产生的位移量。另外，多个压力传感器320分别连接于第一承压件151、第二承压件152和第三承压件153，压力传感器320用于分别检测第一施压件154在第一加载轴110的推动下将试验样品挤压在第一承压件151上的压力、第二施压件155在第二加载轴120的推动下将试验样品挤压在第二承压件152上的压力以及第三施压件156在第三加载轴130的推动下将试验样品挤压在第三承压件153上的压力。另外，控制***300通过温控***200控制模拟实验的环境温度，温度传感器310连接于柔性加热保温套210，以检测柔性加热保温套210的温度。
岩石的热膨胀力指的是在深部岩体结构或局部高温地下结构中，由于高温引起的岩体膨胀而挤压周围岩体产生的力，是在高温地质条件下的地应力中不可忽略的组成部分。
其中，在本实施例中，通过保持第一施压件154、第二施压件155和第三施压件156相对于试验样品的位移量，通过温控***200提升模拟实验的环境温度，即能通过升温前后的压力对比则能测得实验样品产生的热膨胀力。即能通过本实施例中提供的深部岩体温度应力耦合模拟***11直接测量试验样品的热膨胀力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩石全刚性真三轴***，其特征在于，包括刚性真三轴***和温控***，所述刚性真三轴***包括第一加载轴、第二加载轴、第三加载轴和驱动***，所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴两两垂直，所述驱动***分别连接于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴，以使得所述驱动***能分别驱动所述第一加载轴沿所述第一加载轴的延伸方向移动、所述第二加载轴沿所述第二加载轴的延伸方向移动或者所述第三加载轴沿所述第三加载轴的延伸方向移动，以使所述第一加载轴、所述第二加载轴或者所述第三加载轴能挤压所述试验样品，所述温控***用于贴合于所述试验样品的外侧并向所述试验样品加热。
2.根据权利要求1所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述驱动***包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，所述第一驱动件连接于所述第一加载轴，所述第二驱动件连接于所述第二加载轴，所述第三驱动件连接于所述第三加载轴。
3.根据权利要求1所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述刚性真三轴***还包括装盛组件，所述装盛组件用于装盛所述试验样品，所述装盛组件设置于所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴之间，所述第一加载轴能沿所述第一加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第二加载轴能沿所述第二加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品，所述第三加载轴能沿所述第三加载轴的延伸并挤压所述装盛组件以挤压所述试验样品。
4.根据权利要求3所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述装盛组件包括第一承压件、第二承压件和第三承压件，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互固定连接，并且所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面两两垂直，所述第一承压件、所述第二承压件和所述第三承压件相互靠近的侧面分别朝向所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴。
5.根据权利要求4所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述装盛组件还包括第一施压件、第二施压件和第三施压件，所述第一施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第一承压件的侧面，所述第一加载轴通过所述第一施压件挤压所述试验样品；所述第二施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第二承压件的侧面，所述第二加载轴通过所述第二施压件挤压所述试验样品；所述第三施压件用于贴合于所述试验样品相对于所述第三承压件的侧面，所述第三加载轴通过所述第三施压件挤压所述试验样品。
6.根据权利要求5所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述第一承压件和所述第一施压件相靠近的侧面相互平行，所述第二承压件和所述第二施压件相靠近的侧面相互平行，所述第三承压件和所述第三施压件相靠近的侧面相互平行。
7.根据权利要求1所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述温控***包括柔性加热保温套和温控柜，所述柔性加热保温套用于贴合于所述试验样品的外侧，所述温控柜连接于所述柔性加热保温套，所述温控柜用于调节所述柔性加热保温套内的温度。
8.根据权利要求7所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述柔性加热保温套包括柔性加热层和柔性保温层，所述柔性加热层用于贴合于所述试验样品的外侧，并且所述柔性加热层连接于所述温控柜，所述柔性保温层贴合于所述柔性加热层相对于所述试验样品的外侧。
9.根据权利要求7所述的岩石全刚性真三轴***，其特征在于，所述柔性加热保温套上开设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔与所述第一加载轴相适配，所述第一加载轴能伸入所述第一通孔以挤压所述试验样品；所述第二通孔与所述第二加载轴相适配，所述第二加载轴能伸入所述第二通孔以挤压所述试验样品；所述第三通孔与所述第三加载轴相适配，所述第三加载轴能伸入所述第三通孔以挤压所述试验样品。
10.一种深部岩体温度应力耦合模拟***，其特征在于，包括控制***和如权利要求1-9中任意一项所述的真三轴侧量***，所述控制***分别连接于驱动***和温控***，所述控制***用于控制驱动***分别驱动所述第一加载轴、所述第二加载轴和所述第三加载轴施压于所述试验样品，并且所述控制***用于检测所述温控***的温度。
CN201711343690.0A 2017-12-13 2017-12-13 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟*** Pending CN107941625A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711343690.0A CN107941625A (zh) 2017-12-13 2017-12-13 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711343690.0A CN107941625A (zh) 2017-12-13 2017-12-13 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107941625A true CN107941625A (zh) 2018-04-20

Family

ID=61943322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711343690.0A Pending CN107941625A (zh) 2017-12-13 2017-12-13 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107941625A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632462A (zh) * 2019-01-10 2019-04-16 北京理工大学 一种复杂应力条件下的材料本构测试方法
CN112014224A (zh) * 2020-07-31 2020-12-01 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种三维应力条件下岩土材料三向热膨胀应力测试方法
CN112964569A (zh) * 2021-02-19 2021-06-15 河南城建学院 全自动温控真三轴仪
CN114441317A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 一种页岩水化膨胀应力测试装置和方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101504356A (zh) * 2009-03-06 2009-08-12 中国科学院武汉岩土力学研究所 自平衡岩石全端面真三轴压缩试验装置
CN203287254U (zh) * 2013-06-20 2013-11-13 张帆 一种岩石热-固耦合实验***
CN104655495A (zh) * 2015-02-13 2015-05-27 太原理工大学 一种煤岩高温高压真三轴压裂渗流试验装置与试验方法
CN104677815A (zh) * 2015-03-06 2015-06-03 西南石油大学 真三轴岩石参数测试***
CN105181471A (zh) * 2015-09-11 2015-12-23 中国矿业大学 一种带ct实时扫描***的岩石真三轴试验***及方法
CN106370581A (zh) * 2016-09-29 2017-02-01 中国科学院武汉岩土力学研究所 适于高渗透压的岩体真三轴剪切渗流试验装置及其方法
CN106840892A (zh) * 2017-03-20 2017-06-13 中国矿业大学 一种煤岩样真三轴竖向动静加载试验机
CN106932433A (zh) * 2017-02-28 2017-07-07 湖北工业大学 测试岩石温度和应力变化下导热系数的真三轴装置及方法
CN207689286U (zh) * 2017-12-13 2018-08-03 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101504356A (zh) * 2009-03-06 2009-08-12 中国科学院武汉岩土力学研究所 自平衡岩石全端面真三轴压缩试验装置
CN203287254U (zh) * 2013-06-20 2013-11-13 张帆 一种岩石热-固耦合实验***
CN104655495A (zh) * 2015-02-13 2015-05-27 太原理工大学 一种煤岩高温高压真三轴压裂渗流试验装置与试验方法
CN104677815A (zh) * 2015-03-06 2015-06-03 西南石油大学 真三轴岩石参数测试***
CN105181471A (zh) * 2015-09-11 2015-12-23 中国矿业大学 一种带ct实时扫描***的岩石真三轴试验***及方法
CN106370581A (zh) * 2016-09-29 2017-02-01 中国科学院武汉岩土力学研究所 适于高渗透压的岩体真三轴剪切渗流试验装置及其方法
CN106932433A (zh) * 2017-02-28 2017-07-07 湖北工业大学 测试岩石温度和应力变化下导热系数的真三轴装置及方法
CN106840892A (zh) * 2017-03-20 2017-06-13 中国矿业大学 一种煤岩样真三轴竖向动静加载试验机
CN207689286U (zh) * 2017-12-13 2018-08-03 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632462A (zh) * 2019-01-10 2019-04-16 北京理工大学 一种复杂应力条件下的材料本构测试方法
CN112014224A (zh) * 2020-07-31 2020-12-01 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种三维应力条件下岩土材料三向热膨胀应力测试方法
CN114441317A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 一种页岩水化膨胀应力测试装置和方法
CN112964569A (zh) * 2021-02-19 2021-06-15 河南城建学院 全自动温控真三轴仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107941625A (zh) 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***
Markvicka et al. Soft electronic skin for multi‐site damage detection and localization
Helps et al. Proprioceptive flexible fluidic actuators using conductive working fluids
CN103868801B (zh) 岩石性能的评价装置
CN105784756B (zh) 高压条件下岩石热物性测试***与方法
Hou et al. An experimental investigation of geomechanical properties of deep tight gas reservoirs
CN105784755B (zh) 深海高压条件下岩石热物性测试***与方法
US20210208554A1 (en) Fire test system and method for tunnel structure based on real-time fusion of numerical and physical spaces
CN207689286U (zh) 岩石全刚性真三轴***及深部岩体温度应力耦合模拟***
Arbabi et al. Finite bending of bilayer pH-responsive hydrogels: A novel analytic method and finite element analysis
Schmidt et al. Multiaxial deformation and failure of acrylic elastomer membranes
Lev et al. Thermoelastic deformation and failure of rubberlike materials
WO2002040965A2 (en) Material testing machine with dual test space and integral axisymmetric triaxial measurement system
CA2615256A1 (en) System and method for testing tubular well products
CN111398024A (zh) 真三轴岩石渗流试验加载装置及试验***
Chao et al. The use of potting materials for electronic-packaging survivability in smart munitions
CN112903470A (zh) 一种基于硬岩真三轴***的高温渗流耦合实验装置及方法
CN103728184B (zh) 模拟储层环境的应力应变测试***及其测试方法
Cheng et al. Investigation on reservoir stimulation characteristics in hot dry rock geothermal formations of China during hydraulic fracturing
CN213986264U (zh) 用于围压条件下冻融循环测试的装置
Williamson et al. Extending the reach of single-chamber inflatable soft robots using Magnetorheological Fluids
Konda et al. Reversible mechanical deformations of soft microchannel networks for sensing in soft robotic systems
Nourian et al. Synthesis, test, calibration and modeling of a temperature-actuated hydrogel bilayer
Shengda et al. Research on energy consumption of fiber-reinforced fluidic soft actuators
Zhou et al. A novel liquid metal sensor with three microchannels embedded in elastomer

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination