CN110987638A - 一种可视化真三轴水力劈裂试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可视化真三轴水力劈裂试验装置及方法，包括竖向轴压加载***、水平应力加载***、围压加载***等；液压加载***采用高透明度油在岩样六个面柔性伺服加载，且在柔性加载面安装水压加载***实现水力劈裂；为保证压力室缸体的密封性，将防漏油弹性橡胶套固定于竖向轴压加载***、水平应力加载***与压力室接触部位；水压加载***通过柔性加载面注水实现水力劈裂，且通过刚性导水垫板进行压裂液收集；高速摄像机用于采集可视化压力室内试样裂纹扩展过程；此外，该装置还可以完成假三轴加载条件下圆柱体试样的水力劈裂试验，满足不同形状岩样的试验需求。

Description

一种可视化真三轴水力劈裂试验装置及方法
技术领域
本发明涉及真三轴试验装置，更具体是涉及一种可实现不同形状试样在混合加载下的可视化真三轴水力劈裂装置及方法。
背景技术
岩体水力劈裂是指岩体在流体压力作用下产生超过本身承受极限的应力状态时，出现开裂、损伤拓展乃至整体破坏失稳的现象，是典型的水岩耦合问题。在隧道突涌水、水电站大坝渗水等工程中均存在着岩体的水力劈裂问题，给施工和运营造成严重灾害。同时，水力劈裂技术的应用加速了现代石油工业、页岩气开采、地热资源开发、核废料储存、煤层开采等领域的迅速发展，显示出广泛的工业应用价值。因此，在工程中必须考虑水岩耦合作用下的岩体稳定性问题。
水力劈裂物理模拟试验是研究水力裂纹形成、扩展过程的重要手段，是揭示水力劈裂机理的最佳方法。由于地壳中岩体基本都处在真三轴应力状态下，采用简单的单轴水力劈裂试验无法真实模拟现场岩体的破坏情况。因此，只有采取真三轴加载装置，才能更真实的模拟现场岩体在高水压下的破坏机理。
发明人发现目前真三轴加载装置主要有两种：一是刚性加载型，三个主应力均采用刚性方式加载，但容易产生应力空白角跟端面摩擦效应，且不能实现裂纹扩展过程的可视化；二是柔性加载型，至少有两个主应力采用柔性液压方式加载，却因液压加载能力较小无法应用于硬岩测试。除此之外，真三轴试验装置只针对立方体试样开展试验，不能进行圆柱体的假三轴试验，普及型较差；同时，由于真三轴主压力室的密封性，不能实时观察试验过程中裂隙的扩展情况。
发明内容
本发明主要针对现有真三轴装置存在的上述问题，提供一种可实现水力劈裂的真三轴实验装置及方法，该装置不仅可以完成混合加载，即最大主应力与中间主应力采用刚性加载，最小主应力采用柔性液压方式加载；同时可在最小主应力方向施加水压加载，从而解决真三轴条件下难以注水的难题；此外，该装置还可以完成假三轴加载条件下圆柱体试样的水力劈裂试验；最后该装置可实现主压力室的可视化，便于观察裂缝的扩展情况。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可视化真三轴水力劈裂试验装置，整个加载***由竖向轴压加载***、水平应力加载***、围压加载***、水压加载***、可视化压力室、支撑平台、摄像机五部分组成。
所述的可视化压力室包括可视化窗口和压力室缸体；所述的压力室缸体为矩形结构，其前侧壁设计为门式结构，并设置可视化窗口，在其上侧壁、下侧壁、左侧壁和右侧壁上设有开孔；压力室内用于放置试样；
所述的竖向轴压加载***的加载头穿过上侧壁和下侧壁上的开孔，对试样的顶部和底部加载设定的竖向加载力；
所述的水平应力加载***的加载头穿过左侧壁和右侧壁上的开孔，对试样的左侧和右侧加载设定的水平加载力；
所述的围压加载***向可视化压力室内充入液压油，对试样的整个外侧面设置围压；
所述的水压加载***向试样中冲水；
所述的支撑平台用于支撑竖向轴压加载***、水压加载***、水平向围压加载***、可视化压力室；
所述的摄像机用于采集可视化压力室内试样的裂纹扩展变化。
作为进一步的技术方案，所述的竖向轴压加载***包括一个竖向门式框架、第一液压千斤顶、第一负荷传感器、第一位移传感器、压头、轴向油压加载***和控制***，所述的第一液压千斤顶上下对称的安装在竖向门式框架上，第一液压千斤顶的活塞杆与压头相连，第一液压千斤顶的由轴向油压加载***控制，在所述的活塞杆上安装第一位移传感器，检测活塞杆的伸长长度，对加载过程中的竖向位移监测，所述的第一负荷传感器采集加载的负荷大小，且将采集的信号及时反馈给控制***，实现轴向油压加载***的伺服控制。
作为进一步的技术方案，所述的水平应力加载***包括一个水平框架、第二液压千斤顶、第二负荷传感器、压头、水平油压加载***和控制***，所述的第二液压千斤顶对称安装在水平框架上，第二液压千斤顶的活塞杆与一个压头相连，在第二液压千斤顶的由水平油压加载***控制，在所述的活塞杆上安装第二位移传感器，检测活塞杆的伸长长度，对加载过程中的水平位移监测，所述的第二负荷传感器采集加载的负荷大小，且将采集的信号及时反馈给控制***，实现水平油压加载***的伺服控制。
作为进一步的技术方案，围压加载***包括油压加载***，所述的油压加载***通过管路与压力室缸体连通，向压力室缸体内加入液压油。
作为进一步的技术方案，所述的水压加载***由水容器、压力控制装置、压裂液进口管、压裂液出口管、高压水管组成；所述的水容器内的水压大小由压力控制装置控制，水容器通过压裂液进口管与试样夹具的进水口相连，水容器通过压裂液出口管与预留在试样夹具底部的出水口相连。
进一步的，所述的压裂液出口管上安装有控制阀门，当待试样压裂后，打开控制阀门，将水流导入排水池，防止水与油混合造成装置损坏。
进一步的，所述的压裂液进口管上设置压力传感器，通过压力传感器获得进口管的水压信息。
作为进一步的技术方案，当试样为方形时，所述试样夹具为一个可拆卸装置，包括上压板、下压板、左压板、右压板，所述的上压板、下压板、左压板、右压板通过连接板依次连接在一起；在所述的上压板、下压板、左压板、右压板上安装有滚珠排，所述的滚珠排与压头接触。
作为进一步的技术方案，当试样为圆柱形时，当试样为圆柱形时，可视化真三轴水力劈裂试验装置还包括导水钢垫板和透水垫板，导水钢垫板上设置进水孔，透水垫板上设置导水通道；且仅仅竖向轴压加载***加载和围压加载***加载。
本发明基于上述装置，还提供了一种针对矩形试样的试验方法，包括以下步骤：
(1)首先制备试样；
(2)将试样表面包裹一层透明的硅胶膜，安装试样夹具，将试样放置于压力室缸体中央并连接水压加载***，通过控制***，封闭压力室缸体；
(3)调整控制***，设置三向主应力的值为较小值，并控制三个液压控制***，将三个较小主应力值施加到试样上，并使试样受力达到平衡状态，准备开始试验；
(4)打开摄像机并调整好位置固定，使其能够清晰拍摄试样的表面；
(5)开始试验，通过控制***控制三个加载***，先采用围压加载***加载对试样施加主应力σ3，待其达到指定围压时，再通过水平应力加载***施加主应力σ2，最后通过竖向轴压加载***施加轴压σ1；
(6)待主应力施加完毕后，保持主应力恒定，通过控制***控制水压加载***，向试样中心孔施加固定水压力，直至岩体破坏，压裂液流如排水池，停止注水。
(7)待压裂液不流出时，先卸载轴向压力，再卸载水平刚性加载的应力，最后卸载柔性加载的应力，待油路回油结束后，打开压力室缸体，取出试样，试验结束。
与现有技术相比，本发明具有如下效益：
1、该装置不仅实现了立方体试样在真三轴混合加载条件下的水力劈裂过程，还可以通过设计的导水钢垫板实现圆柱体试样在假三轴以及单轴条件下的水力劈裂试验，可满足不同条件下的试验需求，且操作简便。
2、该装置采用混合加载型，通过双液压千斤顶同步对中加载，实现各对应方向上受力大小相同，方向相反，且保证力的作用方向在同一方向上，更能模拟真实的岩体受力情况。
3、采用透明的钢化玻璃做观察窗，外加高速数码相机，可实现整个裂纹扩展过程的可视化。
4.本发明的试样夹具由四个压板经连接件相连，用于固定试样，在加载时压板可以通过连接件推动另一压板滑动，四个压板完全覆盖试样，以消除应力空白角，同时使试样受力均匀。此外，在每个压板外侧安装有滚珠排，在加压时可大大减小由于压头与压板直接接触产生的摩阻力。
5.本发明的真三轴水力劈裂试验装置还可以进行圆柱体试样的单轴以及假三轴水力劈裂试验。将水平向两个刚性压头在液压千斤顶控制下退出工作，不对试样产生压力，竖向采用液压千斤顶施加刚性加载，围压均采用油压实现柔性加载，从而实现假三轴加载。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为真三轴水力劈裂装置整体结构示意图；
图2(a)为真三轴水力劈裂装置的侧视图；
图2(b)为真三轴水力劈裂装置的俯视图；
图3为可视化压力室及注水装置示意图；
图4为试样夹具二维示意图；
图5为试样夹具三维示意图；
图6为试样夹具底板的结构示意图；
图7圆柱体导水钢垫板示意图；
图8为防漏油弹性橡胶套示意图；
图9为真三轴水力劈裂试验流程图。
图中：1、上支撑平台；3、负荷传感器；4、液压千斤顶；5、压裂液出口管；6、竖向门式框架；7、水平向门式框架；8、自平衡活塞；9、压裂液进口管；10、支撑立柱；11-1、轴向油压控制***；11-2、水平向油压控制***；11-3、柔性加载油压控制***；12、下支撑平台；13、伺服阀；14、可视化观察窗；15、水压加载***；16、磁致位移传感器；17、压力传感器；18、压头；19、压力室缸体；20、防漏油弹性橡胶套；21、滚珠排；22、高速数码相机；23、连接板；24、压板；25、试样；26、油压进口端；27、油压出口端；28、液压源伺服装置；29、增压器；30、高压阀门；31、水容器；32、计算机控制***；33、泵压控制***；34、试样夹具；35、排水池；36、高压水腔；37、导水钢垫板；38、预留注水口；39、导水管道；40、圆柱体试样。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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。
术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，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的具体含义。
下面结合附图对本发明进行详细说明：如图1所示，一种可实现水力劈裂的可视化真三轴水力劈裂装置，包括用于大尺寸试样施加真三轴荷载的竖向轴压加载***与水平应力加载***、用于向试样内部输送高水压实现水力劈裂的水压加载***、便于观察裂纹扩展过程的及破坏模式的可视化压力室及支撑平台。
如图1、图2(a)、图2(b)所示，竖向轴压加载***由竖向门式框架6、磁致位移传感器16、负荷传感器3、自平衡活塞8、压头18、液压千斤顶4、轴向油压加载***11-1、计算机控制***32等组成。具体的，液压千斤顶4包括两个，上下对称的固定在竖向门式框架6上，用于向试样施加竖直轴向力，位于上方的液压千斤顶4施加向下的轴向力，位于下方的液压千斤顶施加向上的轴向力。在液压千斤顶4上安装磁致位移传感器16，通过监测液压千斤顶4的伸长长度，来进行加载过程中的竖向位移监测；液压千斤顶4内部装有负荷传感器3，可实时监测并反馈轴压大小；与液压千斤顶4相连的是自平衡活塞8，与轴向推力相平衡，可防止由于局部受力过大导致压头损坏；压头作用于压板的滚珠排上，通过滚珠排将压力传递压板上，实现轴向加压；通过计算机调节液压控制***压力值来伺服控制液压千斤顶，保证在水压加载过程中围压保持不变。
在轴向加载过程中，由计算机控制***32来控制轴向油压加载***11-1，给予固定轴向压力，进而轴向油压加载***11-1输出油压推动上方的液压千斤顶向下运动，进而带动上部的压头18向下移动；推动下方的液压千斤顶向上运动，进而带动下部的压头18向上移动；压头18通过滚珠排21将压力传递到压板24上，通过负荷传感器3及时反馈给计算机控制***32压力信息，进而控制轴向油压加载***11-1实现轴向压力的伺服控制。
如图1、图3所示，水压加载***由计算机控制***32、泵压控制***33、液压源伺服装置28、增压器29、高压水腔36、高压阀门30、水容器31、压力传感器17、压裂液进口管9、压裂液出口管5组成。
由计算机控制***32控制泵压***33，给予固定水压力信号，进而由液压源伺服装置28对水压力进行伺服控制，保证以恒定水压力注入，液压源伺服装置28连接增压器29，通过伺服阀13将水压信号传递给增压器29，进而利用增压器29推动高压水腔30，使高压水腔47中水流达到指定压力，并通过压力传感器获得出口水压信息，压裂液进口管9外连高压水腔30，内与试件中心预留注水孔38密封连接，将高压水通过压裂液进口管9引入试样注水孔38，实现高水压下的水力劈裂。岩体破裂后裂隙中的水会由包裹试样的透明硅胶膜汇集到试样底部，为保证压裂液顺利排出压力室，且不影响轴向加载，锁扣式夹具底板采用导水钢垫板37，通过导水通道39将压裂液导流到压力室底部，在压力室底部预留压裂液出口，并与压裂液出口管5相连，最终将压裂液导流到排水池35中。
如图1所示，水平应力加载***由水平向门式框架7、支撑立柱10、液压千斤顶4、负荷传感器3、磁致位移传感器16、自平衡活塞8、压头18、液压千斤顶4、水平向油压加载***11-3、计算机控制***32组成。
水平向门式框架7整体通过支撑立柱10支撑，与竖向门式框架6连接在一起，形成一个整体框架；负荷传感器3、磁致位移传感器16、自平衡活塞8、压头18的布置位置及其加载方式与竖向加载***相同，在此不再赘述；需要说明是的，当试样为立方体时，水平应力加载***才施加压力；当试样为圆柱体，水平应力加载***不施加压力。
进一步的，本发明中对于真三轴水力劈裂试验，由于四个面有压板作用于试样表面，无法实现水压加载。因此，本发明在柔性伺服的两个面上预留注水孔，连接水压加载装置。通过油压控制***，给予岩样以柔性围压σ3，然后通过伺服控制四个刚性加载板，给予岩样以不同围压σ1、σ2，最后通过水压加载装置控制最小主应力方向的水压加载，实现了真三轴加载条件下的水力劈裂过程，解决了由于刚性加载板的存在而无法实现水力劈裂的难题。
具体的，围压加载***由油压加载***11-2控制，通过将液压油充满整个密闭压力室缸体19，对试样施加最小主应力σ3，由于柔性加载施加在立方体试件的六个侧面上，所以第一、第二主应力(o1、σ2)实际大小为油压和刚性加圧板压力之和，即：
σ1＝σ1′+σ3，σ2＝σ2′+σ3
其中σ1′、σ2′分别为液压控制***控制的上下加载板与水平加载板的压力。
如图1、图3所示，可视化压力室27由可视化观察窗14、压力室缸体19、防漏油弹性橡胶套20、高速数码摄像机22、压头18、试样夹具34组成。压力室缸体19整体为矩形结构，压力室缸体19含可视化观察窗14，一面设计为门式结构，可直接打开，为保证压力室缸体19的密封性，压力室门关闭后用高强度螺栓将四周固定；此外，为保证液压千斤顶加载过程中压力室缸体的密封性，在设计时保证千斤顶直径与压力室预留孔直径精度达到毫米级；同时，安装完压力室缸体后，通过伺服控制***控制液压千斤顶4先进入缸体，并在缸体内部伸缩杆与缸体接触部位套上特制的防漏油弹性橡胶套20，并与缸体内壁贴紧，以防止加载过程中出现漏油。，从而保证整个加载过程的密封性。
可视化窗口14由高强度钢化玻璃制成，固定在压力室缸体19上，围压所用油为高透明度油，且试样表面采用透明硅胶材料进行包裹，起到隔水与可视的效果，还可以在试样破坏后将压裂液引流到试样底部的预留压裂液出口5，防止油水混合导致装置损坏；在可视化窗口外部安装高速数码摄像机22，实时记录实验过程中裂纹的扩展情况和试样破坏模式；最后，密闭高强度压力室也保证了整个试验过程的安全性。
如图4所示，当试样为矩形时，在试样包裹透明硅胶材料后，放入试样夹具34，试样夹具34由滚珠排21、连接板23、压板24组成；压板24包括四个，分别设置在试样25的上面、下面、左面和右面，四个压板通过连接板23以插销连接方式固定；在加载时压板24可通过连接板23推动另一压板24滑动，四个压板24完全覆盖试样25刚性加载面，以消除应力空白角；同时，采用滚珠排21将压力传递到压板24上，可大大减小端面摩擦效应；同时在柔性加载面没有加载板的约束，可通过预留注水孔38，从该方向上进行水力劈裂试验，解决了真三轴加载条件下难以注水的问题。
如图1、图7所示，该装置还可实现圆柱体试样的水力劈裂试验，通过油压伺服控制***11-3控制左右压头18退出压力室19，围压均采用油压加载，轴压采用刚性加载，即可实现假三轴条件下圆柱体试样的水力劈裂试验。
为保证轴压加载与高压进水管道9不冲突，故发明一个导水钢垫板37作为压板，其制作时在内部预留导水通道，可使高压水流从钢垫板一侧经此通道转向后进入试样25中心孔，而不会对轴向加载产生影响；同时在底部安装一个透水垫板，用透明热缩管将岩样与导水钢垫板37和透水垫板侧面包裹并用热吹风机加热至完全贴紧。当试样破坏后，裂隙中水流可通过透水垫板进入压裂液出口管5，最终排入排水池46；在导水钢垫板37和透水垫板上设置滚珠排，与上下压头配合实现轴向加载。
本发明的支撑平台由上支撑板、下支撑板、支撑立柱组成。上支撑板、下支撑板与支撑立柱通过螺栓组装成支撑平台，用以支撑竖向加载***与水平应力加载***。
如图6所示，该可视化真三轴水力劈裂装置的试验过程主要包括以下几个步骤：
(1)该装置可以完成100～300mm的立方体或圆柱体的基础力学试验和三轴水力劈裂试验，首先制备300×300×300mm的立方体试样，在立方体试样的前侧面的中心位置开始向内直到其内部中心位置，开设导水通道。
(2)将试样表面包裹一层透明的硅胶膜，安装试样夹具，将试样放置于压力室缸体中央并连接水压加载装置，将竖向加载***和水平加载***的加压杆伸入到压力室内，且两者接触位置通过防漏油弹性橡胶套密封，封闭压力室缸体。具体的，安装完压力室缸体后，通过伺服控制***控制竖向加载***和水平加载***的加压杆先进入缸体，并在缸体内部伸缩杆与缸体接触部位套上特制的弹性橡胶套20，并与缸体内壁贴紧，以防止加载过程中出现漏油，从而保证整个加载过程的密封性。
(3)调整计算机控制***，设置三向主应力的值为较小值，并控制三个液压控制***，将三个较小主应力值施加到试样上，并使试样受力达到平衡状态，准备开始试验。
(4)打开高速数码相机并调整好位置固定，使其能够清晰拍摄试样的表面。
(5)开始试验，通过计算机控制***控制加载装置，先采用柔性加载对试样施加主应力σ3，待其达到指定围压时，再通过水平刚性加载施加主应力σ2，最后通过轴向加载***施加轴压σ1。
(6)待主应力施加完毕后，保持主应力恒定，通过计算机控制水压加载***，在试样中心孔施加固定水压力，直至岩体破坏，压裂液流入排水池，停止注水。
(7)待压裂液不流出时，先卸载轴向压力，再卸载水平刚性加载的应力，最后卸载柔性加载的应力，待油路回油结束后吗，打开压力室缸体，取出试样，试验结束。
如上所述的竖向加载***、水平应力加载***同压力室的油压加载共同构成真三轴水力劈裂加载***，采用混合加载模式，既可保证荷载分布均匀，便于测量试件变形；又便于施加渗流场及恒定温度场；还可以消除应力空白角及偏心加载问题；最后可以实现加载过程中裂纹扩展的可视化。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，由竖向轴压加载***、水平应力加载***、围压加载***、水压加载***、可视化压力室、支撑平台、摄像机五部分组成。
所述的可视化压力室包括可视化窗口和压力室缸体；所述的压力室缸体为矩形结构，在其前侧壁或者后侧壁上设置可视化窗口，在其上侧壁、下侧壁、左侧壁和右侧壁上设有开孔；压力室内用于放置试样；
所述的竖向轴压加载***的加载头穿过上侧壁和下侧壁上的开孔，对试样的顶部和底部加载设定的竖向加载力；
所述的水平应力加载***的加载头穿过左侧壁和右侧壁上的开孔，对试样的左侧和右侧加载设定的水平加载力；
所述的围压加载***向可视化压力室内充入液压油，对试样的整个外侧面设置围压；
所述的水压加载***向试样预留孔中注水；
所述的支撑平台用于支撑竖向轴压加载***、水压加载***、水平向围压加载***、可视化压力室；
所述的摄像机用于采集可视化压力室内试样的变化。
2.如权利要求1所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，所述的竖向轴压加载***包括一个竖向门式框架、第一液压千斤顶、压头、轴向油压加载***和控制***，所述的第一液压千斤顶上下对称安装在竖向门式框架上，可实现同步对中加载，第一液压千斤顶的活塞杆与压头相连，第一液压千斤顶由轴向油压加载***控制。
3.如权利要求2所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，在所述的活塞杆上安装第一位移传感器和第一负荷传感器，监测活塞杆的伸长长度及压头的应力变化，且将采集的信号及时反馈给控制***，实现轴向油压加载***的伺服控制。
4.如权利要求1所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，所述的水平压力加载***包括一个水平框架、第二液压千斤顶、压头、水平油压加载***和控制***，所述的第二液压千斤顶对称安装在水平框架上，第二液压千斤顶的活塞杆与一个压头相连，在第二液压千斤顶的由水平油压加载***控制。
5.如权利要求4所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，在所述的活塞杆上安装第二位移传感器和第二负荷传感器，监测活塞杆的伸长长度及压头的应力变化，且将采集的信号及时反馈给控制***，实现轴向油压加载***的伺服控制。
6.如权利要求1所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，围压加载***包括油压加载***，所述的油压加载***通过管路与压力室缸体连通，向压力室缸体内加入液压油，进行柔性伺服加载。
7.如权利要求1所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，所述的水压加载***由水容器、压力控制装置、压裂液进口管、压裂液出口管、高压水管组成；所述的水容器内的水压大小由液压控制装置控制，水容器通过压裂液进口管与试样预留进水口密闭相连，排水池通过压裂液出口管与预留在试样夹具底部的出水口相连。
8.如权利要求1所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，可视化压力室还包括一个防漏油弹性橡胶套，所述的防漏油弹性橡胶套安装于液压千斤顶上，且橡胶套扩大端与压力室缸体内壁紧密贴紧，进而保证整个压力室缸体的密封性。
9.如权利要求1所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置，其特征在于，当试样为方形时，可视化真三轴水力劈裂试验装置还包括一个试样夹具，所述的试样夹具包括上压板、下压板、左压板、右压板，所述的上压板、下压板、左压板、右压板通过连接板依次以插销连接的方式固定在一起；在所述的上压板、下压板、左压板、右压板上安装有滚珠排，所述的滚珠排与压头接触实现刚性加载；
且所述的下压板内部设有导水通道，可将水流引流到压头作用区外，并与压裂液出口管相连
当试样为圆柱形时，可视化真三轴水力劈裂试验装置还包括导水钢垫板和透水垫板，导水钢垫板上设置进水孔，透水垫板上设置导水通道。
10.基于权利要求1-9任一所述的可视化真三轴水力劈裂试验装置的矩形试样的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先制备试样；
(2)将试样表面包裹一层透明的硅胶膜，安装试样夹具，将试样放置于压力室缸体中央并连接水压加载***，通过控制***，封闭压力室缸体；
(3)调整控制***，设置三向主应力的值为较小值，并控制三个液压控制***，将三个较小主应力值施加到试样上，并使试样受力达到平衡状态，准备开始试验；
(4)打开摄像机并调整好位置固定，使其能够清晰拍摄试样的表面；
(5)开始试验，通过控制***控制三个加载***，先采用围压加载***加载对试样施加主应力σ3，待其达到指定围压时，再通过水平应力加载***施加主应力σ2，最后通过竖向轴压加载***施加轴压σ1；
(6)待主应力施加完毕后，保持主应力恒定，通过控制***控制水压加载***，向试样中心孔施加固定水压力，直至岩体破坏，压裂液流如排水池，停止注水；
(7)待压裂液不流出时，先卸载轴向压力，再卸载水平刚性加载的应力，最后卸载柔性加载的应力，待油路回油结束后，打开压力室缸体，取出试样，试验结束。
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