1.一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,所述装置包括压力室和水密封装置(14);所述压力室包括压力室外壳(1)、压力室顶盖(11)、压力室底座(10),且压力室中心位置设有贯通的压力室锥形孔(13),其中压力室外壳(1)内壁设有耐腐蚀通气管(34),压力室顶盖(11)中心设有加载轴(2),压力室外壳(1)与压力室顶盖(11)通过螺栓(12)连接;所述水密封装置(14)由压力钢板(15)和螺杆(21)经螺母(22)固定而与压力室固结,压力钢板(15)中心位置开设钢板阶梯孔(20),压力钢板(15)上设有台阶圆柱(26),台阶圆柱(26)穿过压力室锥形孔(13)嵌入压力钢板阶梯孔(20)内。
2.根据权利要求1所述的一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,所述压力室顶盖(11)上加载轴(2)的两侧分别设有进气孔(32)和排气孔(33),进气孔(32)上连有耐腐蚀通气管(34),且腐蚀通气管(34)伸入压力室内。
3.根据权利要求1所述的一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,所述压力室的一侧通过耐腐蚀导管(5)外接水压加载系统(4),所述导管上设有压力计(3)阀门(6)和进水孔(7),压力室另一侧设有出水孔(8)。
4.根据权利要求1所述的一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,压力钢板(15)上设有压力钢板螺孔(18)和压力钢板预留孔(19),压力室前后预制与压力钢板预留孔(19)位置相对应的支撑杆(9)。
5.根据权利要求1所述的一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,所述台阶圆柱(26)与裂缝面接触端中心位置开设台阶圆柱凸块(28),凸块对应模拟初始裂缝位置开设凹槽(29),凹槽(29)内设有耐腐蚀橡胶垫(30)。
6.根据权利要求1所述的一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,所述台阶圆柱(26)外套有耐腐蚀橡胶套(25),耐腐蚀橡胶套(25)外边缘与压力室的螺纹圈(24)紧密接触,并在耐腐蚀橡胶套(25)外部设有螺旋盖(23)。
7.根据权利要求1所述的一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验装置,其特征在于,在压力钢板(15)外侧的台阶圆柱(26)一边设有弧形槽(27)和水密封装置进水孔(16),另一边设有水密封装置排气孔(31),排气孔上设有密封帽(17)。
8.权利要求1~7任一所述一种单裂隙岩体化学-应力耦合试验方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)制备并选取离散性小的试样,放置压力室底座(10)中线位置处;
(2)将带有活动的加载轴(2)压力室顶盖(11)与压力室外壳(1)组装起来,用螺栓(12)穿过压力室顶盖(11)和压力室外壳(1)顶部的压力钢板螺孔(18),并拧紧紧固螺栓(12);
(3)将涂有防腐涂料的螺纹盖(23)旋紧压力室螺纹圈(24),密封压力室;
(4)压力室放置万能试验仪加载台上,通过加载轴(2)对试件施加轴向压力至所需值;
(5)开启压力室进水孔(7)的阀门(6),启动水压加载系统(4),向压力室内充满水化学溶液并至所需水压值,关闭进水孔(7)的阀门(6),维持轴向压力和压力室内水溶液压力稳定至设定的浸泡时间;
(6)到达设定的浸泡时间,开启出水孔(8)阀门,排出压力室的水化学溶液,关闭出水孔(8)阀门,然后开启进气孔(32)、排气孔(33)阀门,通过耐腐蚀通气管(34),向压力室内通入一定流速的气体,试件风干48h后关闭进气孔(32)、排气孔(33)阀门;
(7)重复步骤(5)~(6)至少一次,拆除螺纹盖(23),组装好水密封装置(14),并在水密封装置(14)台阶圆柱(26)表面涂抹防腐材料,水密封装置进水孔(16)与试样预制裂缝连接,拧紧水密封装置(14)的螺杆(21)和螺母(22),使水密封装置(14)与压力室固定连接,并密封水压;
(8)耐腐蚀导水管(5)连接水密封装置进水孔(16),启动水压加载系统(4),向缝内注入水溶液排出缝内空气,待水密封装置排气孔(31)有水溶液流出时,用密封帽(17)封闭水密封装置排气孔(31),关闭水压加载系统(4);
(9)打开压力室进水孔(7)的阀门(6),启动水压加载系统(4),向压力室内冲入所需水压值的水化学溶液,然后关闭进水孔(7)的阀门(6),连接水压加载系统(4)与水密封装置进水孔(16),开启水压加载系统(4),向裂缝注入水化学溶液,直至试样发生破坏;
(10)观察试验过程中裂缝扩展的情况,分析其破坏过程;
(11)改变试验轴压、干湿循环次数、压力室内水溶液压力,重复步骤(5)~(10),进行不同条件下的裂隙岩体化学-应力耦合试验研究。