(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210475043.X (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 东南大学 地址 210018 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 邓永锋　李星圻　邓祖华　赵振平　 孟俊宇　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 李想 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/06(2006.01) (54)发明名称 一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统 及测试方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于DIC的岩体界面剪切蠕 变测试系统及测试方法， 属于岩 土力学测试技术 领域。 支架内布置垂直加载模块及水平加载模 块； 垂直加载模块及水平加载模块之间放置岩体 试样， 岩体试样的两侧分别设有水平 位移传感器 一， 水平位移传感器二； 岩体试样外侧表面布置 应变片； 垂直加载模块、 水平加载模块、 水平位移 传感器一、 水平位移传感器二、 应变片通过数据 线与数据采集模块相连， 数据采集模块与主机一 相连； 位于支架的外侧布置DIC系统。 本发发明提 供的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统及测 试方法， 该系统允许人工制备试样， 可 以根据原 位岩体的粗糙度， 制备同样粗糙度的标准人工试 样， 测试的可重复性高。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114965097 A 2022.08.30 CN 114965097 A 1.一种基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于： 包括支架、 垂直加载模块、 水平加载模块、 水平 位移传感器一、 水平 位移传感器二、 应变片、 数据采集模块、 DIC系统、 主 机一； 所述的支架内布置垂直加载模块及水平加载模块； 垂直加载模块及水平加载模块之 间放置岩体试样， 岩体试样的两侧分别设有 水平位移传感器一， 水平位移传感器二； 岩 体试 样外侧表面布置应 变片； 垂直加载模块、 水平加载模块、 水平位移传感器一、 水平位移传感器二、 应变片通过数 据线与数据采集模块相连， 数据采集模块与主机一相连； 位于支 架的外侧布置DIC系统。 2.根据权利 要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于： 所述DIC 系统包括DIC支座、 DIC底 座， 万向节， X轴向平滑块， Y轴向平移滑 块， Z轴向平移滑 块、 高分辨 率相机、 照明光源、 图像采集 卡、 主机二； 所述高分辨 率相机上设有照明光源； 所述DIC底座上设有DIC支座， DIC支座上设有X轴向滑轨、 Y轴向滑轨、 Z轴向滑轨； 所述Z 轴向滑轨垂 直于DIC底座， Z轴向平移滑块布置Z轴向滑轨上， Z轴向平移滑 块上设有X轴向滑 轨， X轴向滑轨上设有X轴向平滑 块， X轴向平滑 块上设有Y轴向滑轨， Y轴向滑轨上设有Y轴向 平移滑块； Y轴向平 移滑块的顶端通过万向节与高分辨 率相机相连； 所述高分辨 率相机通过 数据线与图像采集 卡相连， 图像采集 卡与主机二相连。 3.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于： 所述垂 直加载模块采用电控加载系统， 控制加载速率并保持加载量在目标加载量 ±0.1KN范围内。 4.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于： 所述水 平位移传感器一、 水平位移传感器二分别固定在支架及水平加载模块， 用于测量测试过程 中岩体试样的左右两侧水平位移量， 测量精度达 到1E‑5mm。 5.据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于： 应变片用 于采集剪切蠕变过程中岩体的变形,应 变测量精度达 到1E‑7。 6.根据权利要求1所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统,其特征在于： 所述的 岩体试样分三层布置； 上层岩体试样尺寸为： 100mm*40mm*20mm； 中层岩体试样尺寸为： 102mm*40mm*40mm； 下层岩体试样尺寸 为： 100mm*40mm*20mm。 7.利用权利要求1至6任意一项所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统 的测试方 法， 其特征在于： 测试步骤如下： 1)、 将待测 岩体试样切割成长方体， 每次剪切蠕变测试中均需要使用上中下3块岩体试 样； 2)、 将待测 岩体试样按顺序安放在岩体剪切设备的支架上， 上层、 下层岩体试样的左侧 受到支架的约束， 中间岩体试样位于上层、 下层岩体试样之间； 3)、 控制垂直加载模块、 水平加载模块移动， 使得垂直加载模块与位于上方的岩体试样 顶面接触， 水平加载模块与中间岩体试样的一侧接触； 4)、 在中间岩体试样的两侧分别布置水平位移传感器一、 水平位移传感器二； 使其中一 个水平位移传感器与水平加载模块相连； 5)、 在中间试样的一个侧面粘贴应变片， 应变片的位置位于试样的正中间， 应变测量方 向为水平方向； 6)、 位于中间试样的另外一侧架设DIC系统； 7)、 调试DIC系统中的高分辨率相机的成像参数， 确定更优的DIC图像获取参数； 将高分权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965097 A 2辨率相机朝着试样移动一定距离， 高分辨率相 机移动后的试样成像图片被放大； 对比放大 前后的图片， 进行误差分析， 确定更优的DIC分析参数； 8)、 控制垂直加载模块， 加载至目标加载值并维持荷载的稳定， 静置5分钟； 控制水平加 载模块， 加载至目标加载值并维持荷载的稳定； 9)、 水平荷载加载至目标加载值后， 记录 中间试样水平位移和中间试样水平方向应变， 并开始拍摄并记录变形图片； 10)、 剪切蠕变测试 结束之后， 停止位移、 应 变以及变形图片的采集和记录； 11)、 使用主机二进行随机散斑图像计算， 在图像中建立OXY坐标系， 以像素点为坐标； 在试样界面的上下两侧布置参考点， 运用迭代算法得到试样界面两侧的参考点的位移信息 (Ux， Uy)； 12)、 对参考点的位移信息(Ux， Uy)进行求导， 得到参考点的应变信息 εxx和 εxy； 计算中间 试样的平均水平应变 将左右两个位移传感器的差值除以中间岩体试样长度， 得到中 间岩体试样的平均水平应 变 读取应变片记录的中间岩体试样的平均水平应 变 13)、 以时间为X轴， 应变值为Y轴绘制并对比 随时间变化的情况图 表； 14)、 选取中间岩体试样界面两侧的参考点剪切变形信息 εxy， 相邻参考点之间的距离为 n个像素， 每个像素的实际物理尺寸 为xmm； 则中间岩体试样界面剪切蠕变位移 表述式为： ΔUxy＝ εxy*2n*x。 8.根据权利要求7所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统 的测试方法， 其特征在 于： 1)中上层岩体试样、 中层岩体试、 下层岩体试样侧面分别用200目， 500目， 1000目和2000 目的砂纸打磨外侧表面， 充分暴露岩体的微观结构。 9.根据权利要求7所述的基于DIC的岩体界面剪切蠕变测试系统 的测试方法， 其特征在 于： 9)中在剪切蠕变测试的前6小时， 位移和应变的测量频率应保持每秒1次， 变形图片的拍 摄和记录频率保持在每5 分钟1次； 剪切蠕变测试开始6小时之后， 位移和应变的测量频率应 保持每分钟1次， 变形图片的拍摄和记录频率保持在每3 0分钟1次。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965097 A 3