颜丙乾等：THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展 51· 自来水，通过试验得出渗出水量、离子浓度和pH 量系统、保温系统等.试验系统的主要技术参数 值变化，用以表征岩石裂隙演化机理，深入探讨岩 指标有温度场、渗透压、应力和化学场.设备设定 石的水流-应力-化学耦合机制. 了加载速率和压力上限预警，为确保压力试验精 盛金昌等山在超高压大流量渗透仪及水流- 度，加载的最终值和目标值误差在0.5%以内，以 应力耦合试验系统的基础上增加了温度、化学等 期岩石多场耦合作用的试验工况更精准，仪器增 因素对岩石试块的影响试验，研制了如图7所示 设了位移传感器用以实时测量耦合试验中的岩石 的岩石温度-水流-应力-化学(THMC)多场耦合 试件变形及应力-应变测试 效应试验系统，用来开展岩石在高温、高渗透压、 渗透压调节可以分为裂隙岩石低渗透压通道 高应力和复杂化学作用下的岩石渗透性能和力学 (0~0.4MPa)和完整岩石高渗透压通道(0.4~30MPa), 性能演化，其温度控制及化学溶液自配系统原理 根据岩石渗透特性的不同采用多管路渗透压控制 如图8所示. 选择相应的水流通道，确保试验结果的精准性.温 岩石温度-水流-应力-化学(THMC)多场耦合 度控制系统分为制热系统和制冷系统两种，将水、 效应试验系统包括主加载系统、液压控制系统、 液压油和钢铁外壳一起综合计算吸热量和散热 温度控制系统、化学溶液配制系统、渗出水量测 量，并对压力室、水流液体、管道和升压缸分别制 am Hydraulic Temperature Chemical Oil water pressure control solution Test converslon stabilizing system preparation svstem bed svstem system Heating system 华节 Computer control terminal Exudate measurement system 图7岩石THMC多因素耦合试验系统 Fig.7 Test system coupling THMC processes of rocks Heating tube Pressure transmitter int Outlet duct of presure chamber Heating controller Chemical soluti on storage device Cooling controller Volume change Humidificati measuring instrument Water storage tank on pipe Rock specimen Manual speed Manual speed Cooling regulating valve regulating valve Temperature pipe Sensor Water tank Filter sensor Confining V pressur chamber Water Cooling water tank outlet 图8温度控制及化学溶液自配系统原理 Fig.8 Schematic diagram of temperature control and self-distribution system of chemical solution自来水，通过试验得出渗出水量、离子浓度和 pH 值变化，用以表征岩石裂隙演化机理，深入探讨岩 石的水流−应力−化学耦合机制. 盛金昌等[11] 在超高压大流量渗透仪及水流− 应力耦合试验系统的基础上增加了温度、化学等 因素对岩石试块的影响试验，研制了如图 7 所示 的岩石温度−水流−应力−化学（THMC）多场耦合 效应试验系统，用来开展岩石在高温、高渗透压、 高应力和复杂化学作用下的岩石渗透性能和力学 性能演化，其温度控制及化学溶液自配系统原理 如图 8 所示. 岩石温度−水流−应力−化学（THMC）多场耦合 效应试验系统包括主加载系统、液压控制系统、 温度控制系统、化学溶液配制系统、渗出水量测 量系统、保温系统等. 试验系统的主要技术参数 指标有温度场、渗透压、应力和化学场. 设备设定 了加载速率和压力上限预警，为确保压力试验精 度，加载的最终值和目标值误差在 0.5% 以内，以 期岩石多场耦合作用的试验工况更精准，仪器增 设了位移传感器用以实时测量耦合试验中的岩石 试件变形及应力−应变测试. 渗透压调节可以分为裂隙岩石低渗透压通道 （0～0.4 MPa）和完整岩石高渗透压通道（0.4～30 MPa）， 根据岩石渗透特性的不同采用多管路渗透压控制 选择相应的水流通道，确保试验结果的精准性. 温 度控制系统分为制热系统和制冷系统两种，将水、 液压油和钢铁外壳一起综合计算吸热量和散热 量，并对压力室、水流液体、管道和升压缸分别制 Chemical solution preparation system Heating system Test bed Oil water convers1on system Hydraulic pressure stabilizing system Computer control terminal Temperature control system Exudate measurement system 图 7    岩石 THMC 多因素耦合试验系统 Fig.7    Test system coupling THMC processes of rocks Heating tube Wter inlet Outlet duct of the confining pressure chamber Pressure transmitter Temp erature sensor Cooling controller Chemical soluti on storage device Heating controller Volume change measuring instrument Water storage tank Humidificati on pipe Rock specimen Manual speed Manual speed regulating valve regulating valve Cooling pipe Sensor Water tank V V Filter V Confining pressur chamber Cooling water tank Temperature sensor Water outlet 图 8    温度控制及化学溶液自配系统原理 Fig.8    Schematic diagram of temperature control and self-distribution system of chemical solution 颜丙乾等： THMC 多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展 · 51 ·