沉庆大学煤矿灾害动力学与节造全国沉点尝试室课题组2020年在岩土工程学术期刊《Engineering Geology》颁发了题为“Experimental study on progressive failure process and permeability characteristics of red sandstone under seepage pressure”(渗流压力作用下红砂岩渐进粉碎过程及渗入个性的试验钻研)的学术论文。本钻研利用GDS岩石高压三轴试验系统HPTAS,对红砂岩发展分歧渗流压力下的三轴压缩试验,成立渗入性-应力分段函数关系模型,系统揭示渗流压力对岩石强度、变形及渗入演化的耦合节造机造,证实岩石应力阈值随渗流压力增大而降低且渗入性曲线峰值滞后于应力-应变曲线峰值,为地下工程渗流-应力耦合作用下岩体不变性评价提供直接凭据。

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2019.105406
*论文版权归原作者和出版方所有,本文仅为进建互换。
以下是对这项成就的简要介绍:
论文提要
地下空间岩体常处于地应力场与渗流场耦合作用环境中,阐发出复杂的力学行为和渗入个性。本钻研选取岩石高压三轴自动化系统(HPTAS),对分歧渗流压力下的红砂岩发展三轴压缩试验,分析了岩石粉碎过程中强度、变形、轴向应变刚度及渗入性的变动法规。
了局批注:随着渗流压力的变动,岩石强度及其抵抗变形的能力亦随之扭转,且应力阈值随渗流压力增大而降低。此表,渗流压力不影响应变刚度的变动趋向,但会扭转其数值大幼。在整个应力-应变过程中,渗入性曲线呈先降低、后迅快增大、最终趋于不变的演变特点,且渗入性曲线峰值滞后于应力-应变曲线峰值;诜逯登敖ソ鬯楣讨械纳胄匝莼ü,本钻研成立了渗入性与应力的分段函数关系模型,理论推算值与试验了局吻合优良。上述试验了局可为渗流-应力耦合作用下的地质工程岩体不变性监测与节造提供参考。
试验设备
本钻研使用了GDS岩石高压三轴自动化试验系统HPTAS。

有关图表
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本钻研以江西省赣州市郊区边坡工程开挖现场的红砂岩为钻研对象

利用高压岩石三轴自动化系统(HPTAS)发展分歧渗流压力前提下的三轴压缩试验

岩石和裂缝的体积应变误差应力曲线

各类渗流压力下的应力阈值

岩石在分歧渗流压力下的应力-应变曲线

各渗流压力的轴向应变刚度曲线

应力-应变过程中岩石渗入率演化曲线

达到峰值应力前渐进式粉碎过程的渗入率变动曲线

渗入率测试了局与理论推算值的比力
钻研结论
随着渗流压力的增大,岩石粉碎过程中应力特点值减;
在岩石渐进粉碎过程中,轴向应变刚度随轴应力的增大呈先增大后减幼的趋向;
在应力-应变过程中,渗入率值先减幼后增大;
在岩石渐进粉碎过程中,渗入率随轴应力的增大呈先减幼后增大的趋向,峰值强度对应的渗入率随渗流压力的增大而逐步增大;
高压静态三轴测试系统 (1MN)

GDS静态高荷载加载架底部通过一个液压作动器施加荷载,可达1000kN。为了增长效能和削减整套设备的价值,作动器使用200cc/64MPaGDS高级压力体积节造器施加。
重要特点 | 利益 |
为了增长效能和削减整套设备的价值,作动器使用200cc/64Mpa的高级压力体积节造器来驱动 | 选取GDS的节造器取代液压油源来施加轴向力,能够大大降低设备功率。好比液压加载油源可能总功率达到50kW,而节造器仅仅只必要或许1kW的功率。并且,GDS的高级压力节造器的不变性和精度是有保障的。无需建设高功率的液压油源,因而工作过程中不会由于液压源产生噪音。 |
加载以来静态加载架利用作动器背面的低压压缩空气提升作动器 | 这样如想施加较幼的压力,能够在驱动器的顶部装置一个单一的手动调节阀来施加。该步骤的创新之处在于,无需再在作动器顶部腔体上衔接第二个压力节造器就能够施加较幼的压力,且效能和精度更高。一旦装置了调节阀,只需一个能提供5bar大幼的空压机即可实现。 |
梦想的蠕变和松弛尝试工具 | 极度适合用于位移极度幼,荷载必要极度不变和优良节造的处所。 |
可选无限体积节造器 | 用于要求陆续位移幅度大于5mm的试验。请参阅下一页的设置示意图。 |
256kN 荷载架 (GDSLF256)

GDS 256kN 荷载架自带智能操作键盘以及USB接口用于实现电脑节造。新型加载架升级了DigiRFM,在保留传统256kN荷载架根基职能的情况下提高了位移/快率节造精度。
新型GDSLF256荷载架有一个LED显示屏,用于显示当前快率、位移,合用于进行独立编程。
重要特点 | 利益 |
位移节造: | 传统的荷载架只能通过快率/快率节造方式运行。所有的GDS荷载架也能够通过键盘或软件以位移节造方式运行。这一职能在设置或者分化测试时极度有效,也比只能实现快率节造的荷载架的节造精度更高。 |
荷载节造: | 这个荷载架有一个用于荷载传感器的内置数据采集通路,允许关环节造作为尺度配置,这也意味着能够更好的进行力节造。也比传统只能选取快率节造的荷载架达到更好的节造。 |
安全回路: | 当选取推算机节造时,荷载架通过USB衔接的状态被持续监测。若是通讯中断,荷载架将自动终场以确保不败坏试样或者传感器。当试验过程中短暂断电或笔记本电脑没电时,这也将节俭很多试样以及测试设备。 |
关环反馈节造: 1. 通过内置通路进行力节造 2.通过远程反馈?椋―igiRFM) | 最多可增长2个DigiRFM?榈胶稍丶,以提高其机能。通常使用如下配置:1.衔接位移和孔压传感器,对于通例的三轴系统就不必要配置额表的采集仪; 2.允许进行其他反馈节造,如本职位移传感器或内置荷沉传感器 |
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