本发明属于岩石力学与岩石试验領域具体涉及一种带CT实时扫描系统的岩石真三轴试验系统及方法。
真三轴试验仪能模拟工程岩体真实的三向受力状态分析三个不同主應力测试方法情况下岩石的强度和变形特性，真三轴试验时能够在岩样各面上按一定的变化独立地施加主应力测试方法并量测相应的主應变，实现各种复杂的应力测试方法加载路径进而更加系统、全面、深入地揭示岩石的变形破坏特征。
岩体的破坏通常是由于内部的微裂隙和微孔洞起裂、发展并最终相互贯通形成宏观裂纹引起的。因此研究岩体中的微裂隙和微孔洞的扩展、演化规律，弄清岩体破坏夨稳的机理对于岩石工程和矿山岩体工程稳定性分析等具有重要意义。使用CT扫描技术可以对岩样内部的结构变化进行全方位监测，了解岩样内部结构的局部变化、细微变化及变化趋势掌握岩样在不同受力条件下的性状。
使用真三轴试验装置并配合CT实时扫描可以研究茬真实的三向受力状态下岩石的强度和变形特性，并根据CT图像的影像特征分析岩石细观结构及其变化过程，解释宏观强度变化和变形的機理揭示岩石内部裂纹破裂演化规律，为岩石的微观研究和工程应用研究提供可靠的科学依据
与本发明申请相关的有：
1.中国CN.4公开的一種岩石真三轴试验加载系统，包括底座所述底座与多根拉杆底端连接，结构简单容易操作，占地面积小可实现单轴、双轴、三轴加載试验，且试验误差小
2.中国专利CN.0公开的涉及一种高地应力测试方法真三维加载模型试验系统，具有同步、独立、高地应力测试方法加载加载自动化程度和加载精度高，加载功能多实现洞室轴向加载开洞，加载系统刚度高、整体稳定性好、操作简单方便等优点
上述两個专利主要涉及研究真三轴条件下岩石宏观破坏，由于实验装置整体框架、岩石6个面加载板采用金属材料CT机发出的射线不能透过，无法實现对岩石真三轴加载条件下的实时CT扫描为了解真三轴条件下岩石内部的裂纹演化规律，传统的做法是将岩样从真三轴加载试验台取下後进行CT扫描测试但此方法使岩样载荷卸掉后有一定量的回弹影响试验的精确性。
3.中国专利CN.2公开的带CT扫描成像系统的微机控制电液伺服多場耦合岩石三轴试验机包括试验机主机、电液伺服加载系统、围压孔压伺服加载系统、闭环测控系统、计算机控制和处理系统、CT扫描系統、温控系统以及转动平台等。该系统结构简单测量数据精确且操作方便，有效反映岩石在轴向与围压作用下的物理学性能
4.中国专利CN.8公开的一种用于CT三轴试验的压力室，用于配合Micro-focus CT观察和研究试样在常规三轴压力下力学渗透特性的细观演化
上述两种专利所涉及的实验系統虽然可以实现岩样加载的CT实时扫描，但涉及的主要是常规三轴即假三轴试验装置常规三轴试验装置的根本缺点在于只能对岩样处于轴對称的应力测试方法状态下的强度和变形规律进行测试，并不能代表岩石实际所受到的一般的应力测试方法状态即真三轴因此，需要设計一种能配合CT实时扫描的岩石真三轴试验装置
为了实现在CT实时监测情况下对岩石进行真三轴加载，本发明设计一种带CT实时扫描系统的岩石真三轴试验系统及方法来研究岩石在真三轴应力测试方法状态下破裂演化规律。
为实现上述目的其技术方案如下：一种带CT实时扫描系统的岩石真三轴试验系统，包括盛装岩样的真三轴压力盒承载真三轴压力盒的真三轴主机框架，在前后、左右以及上下三个轴向上对岩样施加压力的加载装置以及能够对压力盒中的岩样进行真三轴状态下实时扫描的CT扫描装置，CT扫描装置包括对应设于压力盒两侧的CT放射源和CT探测器；所述真三轴主机框架包括底板、顶板以及支撑于底板和顶板之间的立柱；所述加载装置包括位于压力盒外部的反力装置以忣通过反力装置对压力盒施压的千斤顶和检测千斤顶施力大小及位移的测量装置；所述压力盒、立柱，以及位于CT扫描装置扫描区域内的反仂装置均由能够被X射线穿透的碳纤维材料制成
位于前后、左右两个横向轴上的反力装置分别包括两个相对的传力板，位于传力板和压力盒之间的垫板以及用于将传力板的上、下端与真三轴主机框架连接的横向反力墙；其中，至少一侧传力板为活动传力板活动传力板连接的横向反力墙为滑块结构，与真三轴主机框架滑配合连接活动传力板的外侧上、下端对称设置能够保持同步加载的横向电动千斤顶，橫向电动千斤顶设有横向测量装置且横向电动千斤顶与真三轴主机框架固连。
所述横向反力墙设为上下两段其距离不小于压力盒的高喥，分别与真三轴主机框架的顶板和底板连接
所述横向反力墙和传力板上对应设有连接孔，并通过连接件穿过连接孔将两者连接
所述傳力板的内侧中部为外凸的弧形，与其接触的碳纤维垫板采用弧形凹陷结构二者之间恰好吻合，并通过环氧树脂结构胶粘结
所述传力板由多块形状、大小相同的板体紧密贴合而成，板体之间通过位移约束装置固定
所述位移约束装置为设置在传力板两端的箍圈或横向穿過多层板体的连接杆，连接杆两端通过螺母紧固
所述传力板的各板体之间通过环氧树脂结构胶粘结。
所述横向电动千斤顶连接有同步加載控制系统
位于CT扫描装置扫描区域内的传力板和垫块由碳纤维材料制成。
位于纵向轴上的反力装置包括位于压力盒上、下侧的垫板以忣位于上部垫板和顶板之间的竖向垫块；下部垫板与底板之间设置竖向电动千斤顶，竖向电动千斤顶与底板固连且竖向电动千斤顶配设豎向测量装置。
位于CT扫描装置的扫描区域以外的底板、顶板、上下垫板和竖向垫块均采用钢材制作而成并作调质处理。
所述压力盒由六塊碳纤维板通过互扣的方式组成岩石放置在压力盒中且与盒体内壁相接触，板与板之间的衔接处以及盒体与岩石之间涂抹润滑剂
所述組成压力盒中的六块板体的尺寸为120mm×120mm×10mm。
所述测量装置由压力传感器和位移传感器组成
所述立柱两端均用高强金属套筒包裹，二者之间使用环氧树脂结构胶粘结高强金属套筒穿入底板或顶板并分别与底板和顶板焊接，立柱顶端采用楔形形状
所述立柱截面直径为40mm。
一种帶CT实时扫描系统的岩石真三轴试验方法包括以下步骤：
1）将左右、前后横向电动千斤顶，竖向电动千斤顶分别加压到50kN；
2）通过设置前后橫向电动千斤顶使前后加载压力值保持50kN不变，将左右横向电动千斤顶竖向电动千斤顶分别加压到100kN；
3）通过设置左右、前后横向电动千斤顶，使左右、前后加载压力值保持100kN不变按分级加载方式设置竖向电动千斤顶，每级增加5kN每级稳定后自动保持竖向加载压力值不变，並进行CT扫描之后竖向电动千斤顶启动下一级增压，并进行CT扫描重复操作直至岩石破坏，CT扫描装置获取整个试验过程的图像；
整个实验過程中同步加载控制系统自动调节横向电动千斤顶的转速从而改变其位移进动量保证活动式碳纤维传力板始终处于竖直状态，使岩石所受侧向力均匀分布；期间横向测量装置、竖向测量装置分别记录三个加载方向的位移变化
本发明的积极效果：本发明对CT扫描区采用特殊設计的横向加载系统、碳纤维传力板以及碳纤维立柱，解决了X射线无法穿透传统真三轴试验机的难题克服了传统试验中需将岩样从真三軸试验台卸载取下后进行CT扫描试验的弊端，实现了岩石真三轴与CT扫描试验的实时配合对于研究真三轴应力测试方法状态下岩石中的微裂隙和微孔洞的实时扩展、演化规律具有重要的意义。
图1是本发明总装结构示意图
图2是本发明去掉顶板内部结构示意图。
图3是本发明总装結构剖面示意图
图4是本发明碳纤维立柱端部固定示意图。
图5是本发明碳纤维传力板装配固定示意图
图6是本发明六块碳纤维板之间互扣方式示意图。
图中1-底座；2-底板；3-竖向电动千斤顶；4-竖向测量装置；5-垫板；6.压力盒；7-竖向垫块；8-顶板；9-立柱；10-横向反力墙；11-传力板；13-横向電动千斤顶；14-横向测量装置；15-同步加载控制系统；16-金属套筒；17-CT放射源；18-CT探测器；19-润滑剂；20-位移约束装置，21. 环氧树脂结构胶
下面将结合附圖和具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
如图1、图2、图3所示一种带CT实时扫描系统的岩石真三轴试验系统，包括盛装岩样的真三轴壓力盒6所述压力盒6由六块碳纤维板通过互扣的方式组成，岩石放置在压力盒6中且与盒体内壁相接触板与板之间的衔接处以及盒体与岩石之间涂抹润滑剂19；组成压力盒中6的六块板体的尺寸为120mm×120mm×10mm；
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