一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置及方法，属于岩体工程技术领域，其包括：支撑架；加载测试台，固定连接在支撑架上；CT扫描装置，CT扫描装置包括X射线源和探测器，X射线源和探测器对应设置在测试对象的两端，并与支撑架连接；其中，X射线源和探测器均对应测试对象的非加载面设置；X射线源与探测器配合；控制器，控制器包括操作控制模块和图像处理模块；操作控制模块与加载测试台信号连接；图像处理模块与CT扫描装置信号连接。本发明专利技术提供了一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置及方法，能够同时进行岩体三维裂隙网络的卸荷剪切和裂隙岩体卸荷变形测试，结构简单，操作方便，测试结果更准确。

【技术实现步骤摘要】
一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置及方法
本专利技术属于岩体工程
，具体涉及一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置及方法。
技术介绍
裂隙化岩体广泛存在于地表浅层，是主要的地下流体渗透介质之一。裂隙本身的几何(如长度、产状和岩桥等)性态、力学特性及位置关系影响着在外荷载下裂隙岩体的变形和强度特性。同时，地下工程开挖致使垂直于开挖面方向的应力卸载，岩体的应力状态由三向受压变为双向甚至单向受压状态，这种应力状态的变化必定会在一定深度范围内引起岩体向开挖区的差异回弹变形，由于岩体的非均质非弹性，必定会在其某些部位(地质不连续面)形成一种由差异变形而产生的拉应力集中现象，容易造成岩体三维裂隙网络在沿卸荷方向的强烈扩容，其破裂以张性破裂为主，并伴随有张剪性和剪性破裂。但是现有的测试装置只能进行岩体三维裂隙网络的卸荷剪切测试或者裂隙岩体卸荷变形测试，不能同时进行岩体三维裂隙网络的卸荷剪切和裂隙岩体卸荷变形的测试，无法得出两者的相关性。因此，急需一种能够同时进行岩体三维裂隙网络的卸荷剪切和裂隙岩体卸荷变形测试的测试装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够同时进行岩体三维裂隙网络的卸荷剪切和裂隙岩体卸荷变形测试的测试装置及方法，本专利技术采取了如下技术方案：一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，包括：支撑架，用于固定支撑；加载测试台，固定连接在所述支撑架上，用于对测试对象进行不同载荷的加载；CT扫描装置，所述CT扫描装置包括X射线源和探测器，所述X射线源和所述探测器对应设置在所述测试对象的两端，并与所述支撑架连接；其中，所述X射线源和所述探测器均对应所述测试对象的非加载面设置；所述X射线源与所述探测器配合，用于所述测试对象在对应所述X射线源设置的非加载面法线方向上不同的部位的扫描；控制器，所述控制器包括操作控制模块和图像处理模块；所述操作控制模块与所述加载测试台信号连接，用于控制所述加载测试台的加载或卸载，并记录加载或卸载的应力数值；所述图像处理模块与所述CT扫描装置信号连接，用于接收所述CT扫描装置扫描得到的切片图像，对切片图像进行图像重建和处理,并显示检测结果。进一步地，所述加载测试台包括承载台和加载台，所述承载台固定连接在所述支撑架上，所述加载台滑动连接于所述支撑架上；所述加载台与所述承载台配合，用于对测试对象进行不同载荷的加载。进一步地，所述加载测试台数量均为2个，分别设定为第一加载测试台和第二加载测试台，其中，所述第一加载测试台与所述第二加载测试台用于加载不同方向的应力。进一步地，所述加载台包括加载板和驱动装置，所述驱动装置与所述支撑架固定连接，所述加载板可相对所述支撑架滑动，所述驱动装置的驱动端与所述加载板固定连接。进一步地，所述驱动装置为液压缸或气缸中的一种。进一步地，所述CT扫描装置为工业CT。一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试方法，包括以下步骤：S10、放置测试对象：将测试对象放置在第一加载测试台、第二加载测试台之间，第一加载测试台用于模拟加载在测试对象第一方向上的应力，第二加载测试台用于模拟加载在测试对象第二方向上的应力，其中，第一方向与第二方向垂直设置；S20、加载应力：操作控制模块按预定要求控制分别改变第一方向与第二方向应力的大小，并稳定至预定时间；所述操作控制模块记录加载或卸载的应力数值；S30、CT扫描：加载应力稳定后，CT对非加载面法线方向上不同的部位的扫描，并将扫面切片图像发送至图像处理模块；S40、所述图像处理模块对切片图像进行图像比较和处理；S50、控制器根据所述操作控制模块记录加载或卸载的应力数值以及所述图像处理模块的处理结果得出检测结果，并显示检测结果。进一步地，设定第一方向加载应力为σ1，第二方向加载应力为σ3；其中，步骤S20中加载应力大小预定要求为同时升σ1卸σ3，包括以下步骤：S21、同时将应力σ1加至σ3的设定应力水平；S22、升高σ1至设定应力水平后，稳定nmin，将测试对象应力状态恢复至初始应力状态；S23、σ1以每级tMPa增加，同时σ3以sMPa卸荷，每级加卸荷快速完成，并停留mmin后，进行下一级循环；S24、如果测试对象在σ3卸荷至0前破坏，则立即卸荷σ3至0，结束试验；如果σ3卸荷至0，测试对象还没有破坏，则继续增加σ1至测试对象破坏。进一步地，设定第一方向加载应力为σ1，第二方向加载应力为σ3；其中，步骤S20中加载应力大小预定要求为保持σ1不变卸σ3，包括以下步骤：S21、同时将应力σ1加至σ3的设定应力水平；S22、升高σ1至设定应力水平后，稳定nmin，将测试对象应力状态恢复至初始应力状态；S23、保持σ1不变，同时σ3以sMPa卸荷，每级加卸荷快速完成，并停留mmin后，进行下一级循环；S24、如果测试对象在σ3卸荷至0前破坏，则立即卸荷σ3至0，结束试验；如果σ3卸荷至0，测试对象还没有破坏，则继续增加σ1至测试对象破坏。本专利技术有益效果：本专利技术提供了一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置及方法，能够同时进行岩体三维裂隙网络的卸荷剪切和裂隙岩体卸荷变形测试，结构简单，操作方便，测试结果更准确。附图说明图1为岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置的俯视图；图2为岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置的正视图；其中，1、支撑架；2、第一承载台；3、第一加载台；4、测试对象；5、保护垫板；6、第二加载台；7、第二承载台；8、控制器；9、X射线源；10、探测器；11、应力数据采集器。具体实施方式实施例1一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，包括：支撑架1、加载测试台、CT扫描装置和控制器8。支撑架1，用于固定支撑；加载测试台，固定连接在支撑架1上，用于对测试对象4进行不同载荷的加载；加载测试台包括承载台和加载台，承载台固定连接在支撑架1上，加载台滑动连接于支撑架1上；加载台与承载台配合，用于对测试对象4进行不同载荷的加载。其中，加载台包括加载板和驱动装置，驱动装置与支撑架1固定连接，加载板可相对支撑架1滑动，驱动装置的驱动端与加载板固定连接。在本实施例中，加载测试台数量均为2个，分别设定为第一加载测试台和第二加载测试台，第一加载测试台与第二加载测试台用于加载不同方向的应力。其中，第一加载测试台用于模拟加载在测试对象4第一方向上的应力，第二加载测试台用于模拟加载在测试对象4第二方向上的应力，第一方向与第二方向垂直设置。第一加载测试台包括第一承载台2和第一加载台3，第二加载测试台包括第二加载台6和第二承载台7。测试对象4放置在第一承载台2、第一加载台3、第二加载台6和第二承载台7之间。在测试对象4与第一加载台3、第二加载台6之间放置保护垫板5。...

【技术保护点】
1.一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，包括：/n支撑架，用于固定支撑；/n加载测试台，固定连接在所述支撑架上，用于对测试对象进行不同载荷的加载；/nCT扫描装置，所述CT扫描装置包括X射线源和探测器，所述X射线源和所述探测器对应设置在所述测试对象的两端，并与所述支撑架连接；其中，所述X射线源和所述探测器均对应所述测试对象的非加载面设置；所述X射线源与所述探测器配合，用于所述测试对象在对应所述X射线源设置的非加载面法线方向上不同的部位的扫描；/n控制器，所述控制器包括操作控制模块和图像处理模块；所述操作控制模块与所述加载测试台信号连接，用于控制所述加载测试台的加载或卸载，并记录加载或卸载的应力数值；所述图像处理模块与所述CT扫描装置信号连接，用于接收所述CT扫描装置扫描得到的切片图像，对切片图像进行图像重建和处理,并显示检测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，包括：
支撑架，用于固定支撑；
加载测试台，固定连接在所述支撑架上，用于对测试对象进行不同载荷的加载；
CT扫描装置，所述CT扫描装置包括X射线源和探测器，所述X射线源和所述探测器对应设置在所述测试对象的两端，并与所述支撑架连接；其中，所述X射线源和所述探测器均对应所述测试对象的非加载面设置；所述X射线源与所述探测器配合，用于所述测试对象在对应所述X射线源设置的非加载面法线方向上不同的部位的扫描；
控制器，所述控制器包括操作控制模块和图像处理模块；所述操作控制模块与所述加载测试台信号连接，用于控制所述加载测试台的加载或卸载，并记录加载或卸载的应力数值；所述图像处理模块与所述CT扫描装置信号连接，用于接收所述CT扫描装置扫描得到的切片图像，对切片图像进行图像重建和处理,并显示检测结果。


2.根据权利要求1所述的岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，所述加载测试台包括承载台和加载台，所述承载台固定连接在所述支撑架上，所述加载台滑动连接于所述支撑架上；所述加载台与所述承载台配合，用于对测试对象进行不同载荷的加载。


3.根据权利要求2所述的岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，所述加载测试台数量均为2个，分别设定为第一加载测试台和第二加载测试台，其中，所述第一加载测试台与所述第二加载测试台用于加载不同方向的应力。


4.根据权利要求3所述的岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，所述加载台包括加载板和驱动装置，所述驱动装置与所述支撑架固定连接，所述加载板可相对所述支撑架滑动，所述驱动装置的驱动端与所述加载板固定连接。


5.根据权利要求4所述的岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，所述驱动装置为液压缸或气缸中的一种。


6.根据权利要求5所述的岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试装置，其特征在于，所述CT扫描装置为工业CT。


7.一种岩体三维裂隙网络卸荷剪切及变形量测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、放置测试对象：...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹乾，靖洪文，孟波，吴疆宇，刘日成，蔚立元，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32