CN110296899B - 无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法 - Google Patents

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Abstract

一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，通过直接在试验岩石上开孔，在孔内安装试验装置，通过在孔内试验设备的周围填充不同配合规格的膨胀剂模拟加载力，并配合试验装置的伸缩杆伸缩改变微控应力，通过埋设在膨胀剂内的压力传感器和岩石孔壁的应变片获取岩石蠕变数据再进行研究，此方法成本低，操作简单方便。

Description

无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法
技术领域
本发明属于岩石应力研究技术领域，涉及一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法。
背景技术
在材料力学领域，蠕变是固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。固体材料在长期承受低于材料的屈服应力的情况下，可能会发生蠕变。通过对材料施加压力，并且随着时间的推移，蠕变阶段-般情况下大致分为衰减、稳定、加速三个阶段。而在动力扰动作用下的岩石蠕变是指围岩的应力状态处于岩石强度极限应力内，围岩会产生一定的蠕变变形。与此同时，在发生蠕变的过程中突发随机的动力扰动荷载的岩石蠕变。这种随机的动力扰动效应会使围岩的蠕变变形产生很大的影响，目前，采用重力加载荷量不能很大，液压加载不便于维护，操作笨重，应力锁死试验成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，采用直接在试验岩石上开孔，在孔内安装试验装置，之后填充不同配合的膨胀剂模拟加载力，配合试验装置的伸缩杆伸缩改变应力，由应变片和压力传感器获取岩石蠕变数据再进行研究，成本低，操作简单方便。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，其特征是，它包括如下步骤：
一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，其特征是，它包括如下步骤：
步骤1，对岩石进行均匀间距打孔，清理孔内杂物，进行孔洞编号；
步骤1-1，在孔轴方向安置压力传感器以及应变片，紧贴孔洞侧壁；
步骤1-2，运用水刀在孔两边相同距离处切割长方体孔隙，并清理孔内杂物；
步骤1-3，在加热金属板表面涂上一层隔热凝胶，将加热金属板***长方体孔隙；
步骤1-4，用隔热溶胶填充加热金属板和岩石之间缝隙；
步骤2，在孔内安放试验装置；
步骤2-1，操作试验装置的伸缩控制装置，在内部轮轴***作用下通过机器传动使伸缩杆伸出，再操作伸缩杆，使整套装置展开；
步骤2-2，密闭试验装置内部，防止膨胀剂进入装置内部；
步骤3，布置陶粒层；
步骤3-1，将相同规格的陶粒用布包裹；
步骤3-2，在孔内相对试验装置两侧等距离均匀布置一层陶粒层；
步骤4：填充膨胀剂；
步骤4-1：在试验装置和孔壁的之间投放膨胀剂；
步骤4-2：加水，搅匀，使膨胀剂膨胀对岩样施加加载力；
步骤4-3：在膨胀剂内部放置压力传感器；
步骤5：安装地锚；
步骤5-1：锚固地锚；
步骤5-2：在锚杆与压板接触处增加压力传感器；
步骤5-3：锚杆受力提供稳定的竖向约束；
步骤6，调节应力；
步骤6-1，对加热金属板进行加热；
步骤6-2，松开试验装置，通过手动操作，回收伸缩杆，逐步卸载膨胀剂对岩样的应力。
一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，通过直接在试验岩石上开孔，在孔内安装试验装置，通过在孔内试验设备的周围填充不同配合规格的膨胀剂模拟加载力，并配合试验装置的伸缩杆伸缩改变应力，通过埋设在膨胀剂内的应变片和压力传感器获取岩石蠕变数据再进行研究，成本低，操作简单方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的试验平面图。
图2为图1内的内部结构示意图。
图3为本发明的伸缩控制装置及伸缩杆示意图
图中：试验装置1，陶粒层2，加热金属板3，膨胀剂4，地锚5。
具体实施方式
如图1~图3中，一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，其特征是，它包括如下步骤：
步骤1，对岩石进行打孔，清理孔内杂物；
步骤1-1，在孔轴方向安置应变片；
步骤1-2，运用水刀在孔两边相同距离处切割长方体孔隙，并清理孔内杂物；该步骤的目的在于安放加热金属板3，操作时对加热金属板进行加热，加热金属板
膨胀后产生加载力，成本低，操作简单方便。
优选地，长方体孔隙的大小可以根据试样岩石及加热金属板实际大小决定。
步骤1-3，在加热金属板3表面涂上一层隔热凝胶，将加热金属板3***长方体孔隙；
步骤1-4，用隔热溶胶填充加热金属板和岩石之间缝隙；该步骤的目的在于，将长方体空隙与加热金属板3之间填实，有利于加热金属板膨胀后迅速将加载力传导至试样岩石，使得应力能够直接传递，减少能量的消耗增加了实验的研究精度。
步骤2，在孔内安放试验装置1；
步骤2-1，操作试验装置1的伸缩控制装置，在内部轮轴***作用下通过机器传动使伸缩杆伸出，再操作伸缩杆，使整套装置展开；
步骤2-2，密闭试验装置内部，防止膨胀剂进入装置内部；
步骤3，布置陶粒层2；
步骤3-1，将相同规格的陶粒用布包裹；
步骤3-2，在孔内相对试验装置1两侧等距离均匀布置一层陶粒层；该步骤的目的在于，陶粒层能承受的应力大小根据实验所用的膨胀剂的最大应力决定，大小应与膨胀剂能提供的最大应力相近，在膨胀剂达到最大应力时能稳压，减少对膨胀剂配比的要求，减少实验操作的复杂度；控制陶粒均匀分布能更好的控制膨胀剂提供的应力，防止应力分布不均。
步骤4：填充膨胀剂；
步骤4-1：在试验装置1和孔壁的之间投放膨胀剂；
步骤4-2：加水，搅匀，使膨胀剂膨胀对岩样施加加载力；
步骤4-3：在膨胀剂内部放置压力传感器；该步骤的目的在于测量内部应力大小。
膨胀剂含量与膨胀应力对应表如下：
膨胀剂含量 膨胀稳定压力kg
10% 22.341
20% 29.242
25% 36.671
30% 41.983
步骤5：安装地锚5；
步骤5-1：锚固地锚；该步骤的目的在于防止试验装置在膨胀剂所产生向上膨胀应力作用下而被挤出失效，同时提供稳定的竖向约束。
步骤5-2：在锚杆处增加压力传感器；该步骤目的在于测量膨胀剂竖向膨胀所提供的最大应力。
步骤5-3：锚杆受力发生位移；该步骤的目的在于通过应变片和压力传感器测量岩石蠕变的产生的变形和位移，或利用超声波检测声发射研究岩石蠕变所产生的变形。
步骤6，调节应力；
步骤6-1，对加热金属板3进行加热；该步骤的目的在于通过加热金属板的热涨冷缩的原理，使加热金属板体积膨胀对岩石产生挤压，在一定程度内对岩石进行加载，研究岩石在加载应力下岩石蠕变的变化情况。
步骤6-2，松开试验装置1，通过手动操作，回收伸缩杆，逐步卸载膨胀剂4对岩样的应力。该步骤的目的在于研究岩石在微小应力卸除条件下蠕变的变化情况。
上述步骤中，所使用的的实验装置1，它包括四片高强度合金板通过伸缩杆与伸缩控制装置连接。在伸缩杆完全伸出后可和底座拼接成一个上方开口的长方体。高强度合金板在膨胀剂兆帕级别应力下不易变形。高强度合金板分为A、B两种，A类合金板能在两端通过人工操作伸出一个金属片，B类扇形片两边有凹槽能接受A类扇形板伸出的金属片更好的连接在一起。在不使用装置时伸缩杆可收入发动机内部，底座有滑槽，便于回收合金板。在使用时，可通过操作伸缩控制装置，在内部轮轴***作用下通过机器传动使伸缩杆伸出，形成长方体轮廓，再操作A类合金板金属片完整拼接在一起。安装由地锚和压板组成的反力作用***，防止装置被膨胀剂挤出，同时在反力作用***上安装应力片，得到应力值。若要结束实验或着改变应力大小，先回收A类扇形片两端金属片，再可以回收收缩杆在膨胀剂内部制造临空面。膨胀剂最后将发生无侧限的破坏。此时可以重复操作重新添加一定比例和一定体积的膨胀剂，制造不同的应力，重新应力锁死。高强度合金板上装有应力片，涂有纳米涂层防止膨胀剂粘连。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种无动力应力锁死研究岩石蠕变的试验方法，其特征是,它包括如下步骤：
步骤1，对岩石进行均匀间距打孔，清理孔内杂物，进行孔洞编号；
步骤1-1，在孔轴方向安置压力传感器以及应变片，紧贴孔洞侧壁；
步骤1-2，运用水刀在孔两边相同距离处切割长方体孔隙，并清理孔内杂物；
步骤1-3，在加热金属板（3）表面涂上一层隔热凝胶，将加热金属板（3）***长方体孔隙；
步骤1-4，用隔热溶胶填充加热金属板和岩石之间缝隙；
步骤2，在孔内安放试验装置（1）；试 验装置（1）它包括四片高强度合金板通过伸缩杆与伸缩控制装置连接；
步骤2-1，操作试验装置（1）的伸缩控制装置，在内部轮轴***作用下通过机器传动使伸缩杆伸出，使整套装置展开；
步骤2-2，密闭试验装置内部，防止膨胀剂进入装置内部；
步骤3，布置陶粒层（2）；
步骤3-1，将相同规格的陶粒用布包裹；
步骤3-2，在孔内相对试验装置（1）两侧等距离均匀布置一层陶粒层；
步骤4：填充膨胀剂；
步骤4-1：在试验装置（1）和孔壁的之间投放膨胀剂；
步骤4-2：加水，搅匀，使膨胀剂膨胀对岩样施加加载力；
步骤4-3：在膨胀剂内部放置压力传感器；
步骤5：安装地锚（5）；
步骤5-1：锚固地锚；
步骤5-2：在锚杆与压板接触处增加压力传感器；
步骤5-3：锚杆受力提供稳定的竖向约束；
步骤6，调节应力；
步骤6-1，对加热金属板（3）进行加热；
步骤6-2，松开试验装置（1），通过手动操作，回收伸缩杆，逐步卸载膨胀剂（4）对岩样的应力。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116086961A (zh) * 2020-06-23 2023-05-09 三峡大学 一种检测原位岩土体蠕变受力的实验方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4673218A (en) * 1985-10-18 1987-06-16 Okumura Corporation Tunnel excavation method
CN203534910U (zh) * 2013-10-15 2014-04-09 合肥工业大学 应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置
CN107462492A (zh) * 2017-07-17 2017-12-12 三峡大学 用于ct扫描技术进行大掺量膨胀剂锚杆锚固研究方法
CN109030340A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 三峡大学 一种自膨胀加、卸载装置及方法
CN109163985A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 三峡大学 一种测试岩样抗剪强度和长期蠕变变形的原位测试装置及方法
CN109374409A (zh) * 2018-10-16 2019-02-22 三峡大学 一种现场快速测量地应力的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017137789A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 Services Petroliers Schlumberger Release of expansion agents for well cementing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4673218A (en) * 1985-10-18 1987-06-16 Okumura Corporation Tunnel excavation method
CN203534910U (zh) * 2013-10-15 2014-04-09 合肥工业大学 应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置
CN107462492A (zh) * 2017-07-17 2017-12-12 三峡大学 用于ct扫描技术进行大掺量膨胀剂锚杆锚固研究方法
CN109030340A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 三峡大学 一种自膨胀加、卸载装置及方法
CN109163985A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 三峡大学 一种测试岩样抗剪强度和长期蠕变变形的原位测试装置及方法
CN109374409A (zh) * 2018-10-16 2019-02-22 三峡大学 一种现场快速测量地应力的方法

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Application publication date: 20191001

Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

Contract record no.: X2023980031470

Denomination of invention: Test method for studying rock creep without dynamic stress locking

Granted publication date: 20210713

License type: Common License

Record date: 20230116

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Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

Contract record no.: X2023980031470

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