岩石裂纹扩展模拟试验装置及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106053230A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610552861.X(22)申请日2016.07.13(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号(72)发明人谭云亮郭伟耀赵同彬于凤海胡善超郭磊顾东东(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司37205代理人黄钰(51)Int.Cl.G01N3/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称岩石裂纹扩展模拟试验装置及试验方法(57)摘要本发明提出一种岩石裂纹扩展模拟试验装置及试验方法，在岩石裂纹扩展模拟试验装置中，上承压板的下表面固定连接挤压头，岩石试样放置于下承压板的上表面，岩石试样的上方开设有凹槽，凹槽的底部的岩石试样开设有预制裂纹，上挤压板的一端与下挤压板的一端固定连接，上挤压板和下挤压板的固定连接处铰接滑轮，于岩石试样的外表面设置有声发射检波器，声发射检波器信号连接计算机，加载端作用于上承压板，加载端信号连接计算机。本发明的有益效果为：岩石试样制作简单，试验简单，试验成本较低；可以根据岩石试样的受力情况施加平稳可控的压裂荷载，使岩石试样产生定向裂纹,可准确分析载荷、加载速率等因素与岩石试样裂纹扩展之间的关系。CN106053230ACN106053230A权利要求书1/1页1.一种岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：包括上承压板、挤压头、岩石试样、下承压板、上挤压板、下挤压板、滑轮、声发射检波器、加载端和计算机，上承压板的下表面固定连接上粗下锐的挤压头，岩石试样放置于下承压板的上表面，岩石试样的上方开设有凹槽，凹槽的底部的岩石试样开设有预制裂纹，上挤压板的一端与下挤压板的一端固定连接，上挤压板和下挤压板的固定连接处铰接滑轮，于凹槽左右两侧的岩石试样的上表面分别铺设两块上挤压板，于凹槽内部的左右两侧的岩石试样的侧表面分别铺设两块下挤压板，于岩石试样的外表面设置有声发射检波器，声发射检波器信号连接计算机，加载端作用于上承压板，加载端信号连接计算机。2.根据权利要求1所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：凹槽的横截面为矩形。3.根据权利要求2所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：预制裂纹的横截面为矩形。4.根据权利要求3所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：于岩石试样的外侧表面以岩石试样的中间竖直线为对称轴对称设置声发射检波器。5.根据权利要求4所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：于岩石试样的外侧表面的上部的左右两侧对称设置两个声发射检波器，于岩石试样的外侧表面的下部的左右两侧对称设置两个声发射检波器。6.根据权利要求1至5任一项所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：岩石试样的上方开设有若干个凹槽，若干个凹槽的底部的岩石试样均开设有预制裂纹，上承压板的下表面固定连接有与凹槽数量对应的若干个挤压头。7.根据权利要求1至5任一项所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：挤压头的横截面为三角形。8.根据权利要求1至5任一项所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于：挤压头、上挤压板和下挤压板由高强度纤维材料制成。9.一种岩石裂纹扩展模拟试验方法，应用权利要求1至8任一项所述的岩石裂纹扩展模拟试验装置，其特征在于,包括以下步骤：步骤一、将岩石试样放置于下承压板上，于凹槽左右两侧的岩石试样的上表面和凹槽内部的左右两侧的岩石试样的侧表面铺设上挤压板和下挤压板，于岩石试样的外表面设置声发射检波器；步骤二、计算机控制加载端对上承压板施加轴向应力，挤压头经两滑轮之间的缝隙继续下移至岩石试样完全破坏，通过声发射检波器记录声发射特征信号数据。10.根据权利要求9所述的岩石裂纹扩展模拟试验方法，其特征在于：步骤二中，在岩石试样破坏过程中，通过高速相机记录岩石试样破坏过程的图像数据。2CN106053230A说明书1/4页岩石裂纹扩展模拟试验装置及试验方法技术领域[0001]本发明涉及岩石力学试验技术领域，特别是涉及一种岩石裂纹扩展模拟试验装置及试验方法。背景技术[0002]岩石内部微裂纹的孕育、扩展是影响岩石宏观变形破坏的主要细观力学因素。由于岩石内部含有较多的微裂纹，在外力的作用下，微裂纹端部会形成应力集中，微裂纹开始扩展为拉裂纹并逐渐连接贯通，最终导致了岩石的破坏。因此，拉破坏是导致岩石发生破坏的根本原因之一。岩石裂纹扩展过程的观测研究对岩石裂纹扩展模型及本构关系建立、岩石变形破坏机制分析和岩石工程稳定性评价都具有重要意义。目前，现有技术多采用直接拉伸法或巴西劈裂法对岩石裂纹扩展进行研究，直接拉伸法的试样制作难度较高，采用较少。而在巴西圆盘劈裂试验过程中，由于试验过程受多种条件因素的影