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原文传递一种三水耦合效应下的岩体试验测试系统及方法

专利名称：	一种三水耦合效应下的岩体试验测试系统及方法
摘要：	本发明的第一方面提供了一种三水耦合效应下的岩体试验测试方法，包括：制作岩体边坡模型步骤、布置测试环境步骤、采集初始数据步骤、模拟测试环境步骤、采集测量数据步骤和数据分析步骤。同时本发明还提供了一种三水耦合效应下的岩体试验测试系统，包括：试验模型箱、测试环境模拟装置和测量数据采集装置。通过对现实环境的再现模拟，并精确调节降水、库水、裂隙水等因素，从而完成三水耦合效应下的岩体强度测试，并在不同工况下采集试验数据，进行多次平行测试，同时由于该测试过程为无损测试，可以用于长期监测模拟、强度反演，是三水耦合效应下岸坡岩体强度定量化研究的有效、可靠的技术手段。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国地质科学院地质力学研究所
发明人：	贺凯;陈春利;李滨;闫金凯;朱赛楠;高杨;刘铮
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201811567831.1
公开号：	CN109826243A
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	100081 北京市海淀区民族大学南路11号
主权项：	1.一种三水耦合效应下的岩体试验测试方法，其特征在于，包括：制作岩体边坡模型步骤，根据边坡原型的坡度、岩石强度、节理密度、节理开合度、填充程度、节理角度及试验设计相似比，采用相似材料制作岩体边坡模型，岩体边坡模型的坡面边缘与模型试验箱密封贴合，并进入测试环境布置步骤；布置测试环境步骤，根据模拟岩体岸坡方向设置库水进水口、出水口位置，从而模拟库水水流方向，同时在所述岩体边坡模型设置有两组高功率发射探头与三分量检波器探头用于平行测试，并进入采集初始数据步骤；采集初始数据步骤，采集初始状态下的所述岩体边坡模型的初始波速，并进入模拟测试环境步骤；模拟测试环境步骤，通过降水模拟装置、库水模拟装置、裂隙水模拟装置和联动控制系统模拟测试环境；采集测量数据步骤，采集所述模拟测试环境步骤下的所述岩体边坡模型的波速，并进入数据分析步骤；数据分析步骤，根据所述采集测量数据步骤中测取的波速和所述采集初始数据步骤中测取的初始波速计算。 2.根据权利要求1所述的三水耦合效应下的岩体试验测试方法，其特征在于：所述岩体边坡模型的两侧均分别设置有一组高功率发射探头与三分量检波器探头；所述采集初始数据步骤中设置在所述岩体边坡模型两侧的两组高功率发射探头与三分量检波器探头分别相向测量所述岩体边坡模型的所述初始波速，并取平均值。 3.根据权利要求1所述的三水耦合效应下的岩体试验测试方法，其特征在于：所述岩体边坡模型的两侧均分别设置有一组高功率发射探头与三分量检波器探头；所述采集测量数据步骤中设置在所述岩体边坡模型两侧的两组高功率发射探头与三分量检波器探头分别相向测量所述岩体边坡模型的所述波速，并取平均值。 4.根据权利要求1所述的三水耦合效应下的岩体试验测试方法，其特征在于：所述模拟测试环境步骤中还包括：调节模拟测试环境步骤，通过调整所述降水模拟装置、所述库水模拟装置、所述裂隙水模拟装置和所述联动控制系统的参数来模拟不同三水耦合条件下的测试环境。 5.一种三水耦合效应下的岩体试验测试系统，其特征在于，包括：试验模型箱、测试环境模拟装置和测量数据采集装置；所述试验模型箱由第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁依次与底座拼接而成，以及位于所述第三侧壁一侧的所述试验模型箱内设置有岩体边坡模型，所述岩体边坡模型表面具有贯通至内部的岩体裂隙，所述岩体边坡模型的坡面边缘与所述第二侧壁、第四侧壁和底座均为密封贴合，所述第二侧壁和第四侧壁中部设置有库水进水口，第二侧壁和第四侧壁下部设置有库水出水口，所述第一侧壁上标记有用于测量库水高度的水位标尺，所述第二侧壁、第四侧壁预留测试窗，所述第三侧壁设有裂隙水注水口，所述底座设置有排水孔；所述测试环境模拟装置包括降水模拟装置、库水模拟装置、裂隙水模拟装置和联动控制系统；其中，所述降水模拟装置设置在所述岩体边坡模型的上方，所述降水模拟装置包括输水管、喷头、用于调节水量大小的自动调压器和自动雨量计；在输水管的进水端设置有所述自动调压器，所述输水管上间隔设置有所述喷头，铺设在试验模型箱的上方，所述岩体边坡模型顶面设有所述自动雨量计；其中，所述库水模拟装置包括：过水挡板和测速仪，所述过水挡板设置在所述第二侧壁和所述第四侧壁一侧，并分别与所述第二侧壁和所述第四侧壁形成储水槽，所述过水挡板上设置有若干个开孔，所述测速仪设置在所述试验模型箱内中部；其中，裂隙水模拟装置包括：注水管、用于调节水压的增压泵、多孔注水针、密封橡胶片，所述密封橡胶片设于岩体边坡模型后壁顶部岩体裂隙处，所述多孔注水针通过注水管与所述增压泵连通，所述多孔注水针穿过密封橡胶片插入所述岩体裂隙内，所述注水管从所述试验模型箱的所述裂隙水注水口穿出；所述联动控制系统用于根据测试所需统一或单独调节降雨量和降雨范围、调节库水水位和库水流速、调节裂隙水量和裂隙水压；所述测量数据采集装置包括：超声波测试仪、高功率发射探头、三分量检波器探头和主控电脑，所述两组高功率发射探头和所述三分量检波器探头分别设置在所述岩体边坡模型两侧，所述高功率发射探头和所述三分量检波器探头与所述超声波测试仪电连接，所述超声波测试仪与所述主控电脑电连接。 6.根据权利要求5所述的三水耦合效应下的岩体试验测试系统，其特征在于：所述测量数据采集装置还包括自动耦合式探头支架，高功率发射探头和三分量检波器探头设置在所述自动耦合式探头支架上。 7.根据权利要求5所述的三水耦合效应下的岩体试验测试系统，其特征在于：所述岩体边坡模型的坡面边缘与所述第二侧壁、第四侧壁和底座均为胶性密封或水泥密封。
所属类别：	发明专利