多场耦合环境透明化大尺度多功能试验系统研制与应用OA

随着资源开发与地下工程不断向深部拓展,深部岩体多场耦合作用机理及其灾变特征已成为影响资源安全高效开采的关键问题。为系统研究深部岩体在多场耦合作用下的响应规律,自主研制了多场耦合环境透明化大尺度多功能试验系统,该系统由环境腔室、温度控制系统、渗流系统、耐高温声发射监测与波速场透明成像模块、多通道数据采集模块组成,并可与大尺寸岩体三向五面试验平台配合使用。通过独立或协同模拟岩体所处的应力、温度及渗流环境,实现对较大尺度试样在多场耦合作用下响应过程的多参数监测,并依托波速场透明成像模块实现多场耦合作用下岩体内部损伤与结构演化全过程的“透明化”动态观测与表征。该系统可在环境腔室内实现试样的实时加热,并支持恒温、变温及循环加热等多种温度控制模式;基于模块化加载连接块与垫块设计,支持单轴/双轴压缩、倾斜剪切及水平剪切等多种应力路径模拟;通过渗流控制系统能够精确调控流体注入参数,模拟岩石局部流体作用、高温高压条件下的热-水-力耦合及流动换热等过程。基于该试验系统,开展了实时加热条件下的单轴压缩及双轴加载注水换热试验,验证了试验系统的可行性。研制的试验系统可为深入研究深部岩体稳定性、热-水-力耦合作用机理、地热开采效率优化和工程风险控制提供有效的试验手段与技术基础。