具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例1

本实施例1中，提供一种THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置，该装置不仅可以通过加载系统完成对试样颗粒粘结的抗压、抗拉及抗剪切强度的测试，还可以通过液体环境和温度控制准确模拟试样所处的流-固-化-热多场耦合环境，可以测试不同粘结厚度、不同荷载下的岩石颗粒粘结强度，对于岩石颗粒细观力学机理的研究提供了试验基础。

THMC多场耦合，即thermal–hydraulic–mechanical–chemical温度-水流-应力-化学的多场耦合，“温度”指一定的温度环境，“水流”是指水渗透环境，“应力”是指提供的应力环境，包括如拉力、压力、剪切力，“化学”是指水环境中的化学腐蚀性。

如图1至图5所示，本实施例1中，THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置包括：

承载框架1；

所述承载框架1内设有环境箱2，所述环境箱2内设有用于装载粘结颗粒试样的试样装载装置；所述环境箱2用于为粘结颗粒试样提供所需的液体环境；

所述承载框架1上设有加载装置，所述加载装置用于为所述粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力；

所述环境箱设有恒温系统，用于为所述环境箱2内提供所述粘结颗粒试样所需的温度环境。

本实施例1中，将粘结颗粒试样装载在试样装载装置中，在环境箱2中注入混合腐蚀性液体，如酸和水的混合液体，通过恒温系统调整所述环境箱2内的液体环境的温度，温度调整达到试验所需的恒定温度后，通过加载装置为粘结颗粒试样提供拉力、压力或者剪切力，以测试粘结颗粒试样间的抗拉强度、抗压强度或者抗剪切强度。

具体的，本实施例1中，所述试样装载装置包括与所述环境箱2的底部连接的下试样盒3，以及与所述加载装置连接的上试样盒4；所述下试样盒3用于装载粘结颗粒试样的第一模拟颗粒5，所述上试样盒4用于装载粘结颗粒试样的第二模拟颗粒6；所述第一模拟颗粒5与所述第二模拟颗粒6间相互粘结。

本实施例1中，将粘结颗粒试样装载在试样装载装置中时，首先，使用胶黏剂21将第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6进行粘结，待胶黏剂21干燥硬化，通过控制加载装置调整上试样盒4和下试样盒3之间的距离，使其与第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的距离相等，将第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6分别放入下试样盒3和上试样盒4中。

下试样盒3与环境箱2固定连接，上试样盒4与加载装置固定连接，当加载装置提供拉力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生拉力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生拉力，可进行粘结颗粒试样间的抗拉强度测试实验。当加载装置提供压力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生压力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生压力，可进行粘结颗粒试样间的抗压强度测试实验。当加载装置提供剪切力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生横向剪切力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生剪切力，可进行粘结颗粒试样间的抗剪切强度测试实验。

具体的，本实施例1中，所述加载装置包括一端与所述试样装载装置的上试样盒4连接的升降机构，以及与所述升降机构的另一端连接的平移机构。所述升降机构可为第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6间提供拉力或压力。当升降机构带动上试样盒4上升时，上试样盒4中的第二模拟颗粒6就会与下试样盒3中的第一模拟颗粒5之间产生拉力。当升降机构带动上试样盒4下降时，上试样盒4中的第二模拟颗粒6就会与下试样盒3中的第一模拟颗粒5之间产生压力。当平移机构带动升降机构平移时，上试样盒4与下试样盒3之间产生相对移动，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂21产生剪切力。

本实施例1中，所述的升降机构可以为轴向液压伺服千斤顶22，其固定端朝上，固定在平移机构上，伸缩端朝下，与上试样盒4连接。

本实施例1中，所述平移机构包括可在所述承载框架1的顶部滑动的连接块7，所述连接块7连接所述升降机构；所述连接块7的一端连接伸缩机构，所述伸缩机构固定在所述承载框架1上。在伸缩机构的作用下，连接块7在所述承载框架1的顶部往复滑动，其滑动可带动升降机构往复运动，升降机构的往复运动可带动上试样盒4往复运动，从而提供粘结颗粒试样的剪切力。

具体的，所述伸缩机构包括液压缸8，所述液压缸8固定在固定支架9上，所述固定支架9固定在所述承载框架1上；所述液压缸8的伸缩端连接所述连接块7，所述连接块7的底部设有滚轮10，所述承载框架1的顶部两侧设有固定板20，所述固定板20上设有滑槽11，所述滚轮10可沿所述滑槽11滚动。

通过液压缸8的伸缩端的伸缩，推动连接块7在滚轮10的配合下沿滑槽11滚动，从而带动连接块7实现沿固定板20的往复运动。本实施例1中，所述固定支架9的两侧还设有固定挡板23。

本实施例1中，为了实现连接块7与升降机构的连接，在所述连接块7上固定连接有固定块12，承载框架1的顶部设有开孔，所述固定块12的一端由开孔伸入所述承载框架1内与所述升降机构固定连接。开孔可为固定块12提供移动空间，以使固定块12带着升降机构移动。

如图5所示，本实施例1中，所述恒温系统包括设于所述环境箱2的侧壁内部的加热丝13，以及与所述加热丝13连接的温度控制器14，所述温度控制器14连接温度传感器15，所述温度传感器15设于所述环境箱2上。

温度传感器15实时检测环境箱2内液体环境的温度，当温度未达到试验所需的温度时，温度控制器14连接的外部电源持续提供大功率电流，使加热丝13持续加热环境箱2，当温度达到试验所需的温度时，温度控制器14控制加热丝的加热功率，使环境箱2保持恒定的试验所需温度。

本实施例1中，所使用的温度控制器14为NHR-5300系列人工智能PID温控器。

本实施例1中，为了使下试样盒3能够固定可靠，稳定，在所述承载框架1的内部设有固定承台16，将所述下试样盒3固定在所述固定承台16上。

本实施例1中，所述环境箱2通过管道17连通加压水泵18，所述加压水泵18连通储水箱19。在储水箱19内按照一定的比例加入水和酸，得到试验所需的混合液体，开启加压水泵18，可将储水箱19内酸性混合液体加入的环境箱2中，直至加入量可根据环境箱2上设置的刻度线25来确定，当达到所需量时，控制加压水泵停止。

实施例2

本实施例2中，提供一种THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置，该装置不仅可以通过加载系统完成对试样颗粒粘结的抗压、抗拉及抗剪切强度的测试，还可以通过液体环境和温度控制准确模拟试样所处的流-固-化-热多场耦合环境。同时，岩石粘结颗粒试样采用岩石圆柱体棒，其表面设置抗腐蚀能力强的金属镀层(如不锈钢、铝、铜、铬及钛)，粘结采用各类胶黏剂进行模拟。该装置及测试方法可以测试不同粘结厚度、不同荷载下的岩石颗粒粘结强度，对于岩石颗粒细观力学机理的研究提供了试验基础。

本实施例2中，THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置包括：

承载框架1；所述的承载框架1可用于固定环境箱2、加载装置、加载装置的动力控制系统，与加载装置配合提供机械反力(如，配合加载装置为粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力)。

所述承载框架1内设有环境箱2，所述环境箱2内设有用于装载粘结颗粒试样的试样装载装置；所述环境箱2用于为粘结颗粒试样提供所需的液体环境。

本实施例2中，所述的环境箱2为一无顶盖长方型箱体，可存放液体、固定颗粒粘结试样和承受荷载作用。

所述承载框架1上设有加载装置，所述加载装置用于为所述粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力。

所述环境箱设有恒温系统，用于为所述环境箱2内提供所述粘结颗粒试样所需的温度环境。

本实施例2中，将粘结颗粒试样装载在试样装载装置中，在环境箱2中注入混合腐蚀性液体，如酸和水的混合液体，通过恒温系统调整所述环境箱2内的液体环境的温度，温度调整达到试验所需的恒定温度后，通过加载装置为粘结颗粒试样提供拉力、压力或者剪切力，以测试粘结颗粒试样间的抗拉强度、抗压强度或者抗剪切强度。

具体的，本实施例2中，所述试样装载装置包括与所述环境箱2的底部连接的下试样盒3，以及与所述加载装置连接的上试样盒4；所述下试样盒3用于装载粘结颗粒试样的第一模拟颗粒5，所述上试样盒4用于装载粘结颗粒试样的第二模拟颗粒6；所述第一模拟颗粒5与所述第二模拟颗粒6间相互粘结。

本实施例2中，将粘结颗粒试样装载在试样装载装置中时，首先，使用胶黏剂21将第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6进行粘结，待胶黏剂21干燥硬化，通过控制加载装置调整上试样盒4和下试样盒3之间的距离，使其与第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的距离相等，将第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6分别放入下试样盒3和上试样盒4中。

下试样盒3与环境箱2固定连接，上试样盒4与加载装置固定连接，当加载装置提供拉力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生拉力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生拉力，可进行粘结颗粒试样间的抗拉强度测试实验。当加载装置提供压力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生压力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生压力，可进行粘结颗粒试样间的抗压强度测试实验。当加载装置提供剪切力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生横向剪切力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生剪切力，可进行粘结颗粒试样间的抗剪切强度测试实验。

具体的，本实施例2中，所述加载装置包括一端与所述试样装载装置的上试样盒4连接的升降机构，以及与所述升降机构的另一端连接的平移机构。所述升降机构可为第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6间提供拉力或压力。当升降机构带动上试样盒4上升时，上试样盒4中的第二模拟颗粒6就会与下试样盒3中的第一模拟颗粒5之间产生拉力。当升降机构带动上试样盒4下降时，上试样盒4中的第二模拟颗粒6就会与下试样盒3中的第一模拟颗粒5之间产生压力。当平移机构带动升降机构平移时，上试样盒4与下试样盒3之间产生相对移动，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂21产生剪切力。

本实施例2中，所述的升降机构的升降中心轴与上试样盒4、下试样盒3的中心轴在同一条竖直直线上，保证加载方向与试样位于同一直线，对试样施加稳定可靠准确的拉、压荷载。

本实施例2中，环境箱2及上试样盒4、下试样盒3均采用316不锈钢材质制成；环境箱2为无顶盖长方体，箱体底面与下试样盒固定为一个结构体；未设置顶面，为上试样盒4提供移动空间，便于其轴向及水平移动；环境箱底部及四周侧壁为同一材料的整体结构，可达到完全密封效果，用于提供腐蚀性液体环境；环境箱侧壁设置注水刻度线25，便于定量注入液体。

本实施例2中，所述的升降机构可以为轴向液压伺服千斤顶22，其固定端朝上，固定在平移机构上，伸缩端朝下，与上试样盒4固定连接。

本实施例2中，上试样盒4和下试样盒3为带有圆柱体凹槽的长方体不锈钢盒，其中圆柱体凹槽直径14mm，长度为60mm。使用的第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6均为圆柱体，上试样盒4和下试样盒3的尺寸与颗粒圆柱体的尺寸一致，用于贴合固定圆柱体颗粒试样；上试样盒4和下试样盒3的相对的面分别预留4mm宽的缺口，该缺口沿试样盒的轴向设置，为第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6间的胶黏剂21留出空间。

而在具体实际应用中，所述上试样盒4和下试样盒3，以及第一模拟颗粒5、第二模拟颗粒6的尺寸并不受上述尺寸的限制，本领域技术人员可根据试验需求，具体设置上试样盒4、下试样盒3的尺寸。

本实施例2中，所述平移机构包括可在所述承载框架1的顶部滑动的连接块7，所述连接块7连接所述升降机构；所述连接块7的一端连接伸缩机构，所述伸缩机构固定在所述承载框架1上。在伸缩机构的作用下，连接块7在所述承载框架1的顶部往复滑动，其滑动可带动升降机构往复运动，升降机构的往复运动可带动上试样盒4往复运动，从而提供粘结颗粒试样的剪切力。

具体的，所述伸缩机构包括液压缸8，所述液压缸8固定在固定支架9上，所述固定支架9固定在所述承载框架1上；所述液压缸8的伸缩端连接所述连接块7，所述连接块7的底部设有滚轮10，所述承载框架1的顶部两侧设有固定板20，所述固定板20上设有滑槽11，所述滚轮10可沿所述滑槽11滚动。

通过液压缸8的伸缩端的伸缩，推动连接块7在滚轮10的配合下沿滑槽11滚动，从而带动连接块7实现沿固定板20的往复运动。本实施例1中，所述固定支架9的两侧还设有固定挡板23。

本实施例2中，固定板20可提供固定的定向的平移轨道(即滑槽11)的位置，防止轨道偏移。滚轮10紧贴滑槽11表面，连接块7可以在轨道上水平移动，通过开启或关闭液压缸8，可以控制小车处于滑动或静止状态。

本实施例2中，为了实现连接块7与升降机构的连接，在所述连接块7上固定连接有固定块12，所述固定块12的一端伸入所述承载框架1内与所述升降机构固定连接。

如图5所示，本实施例2中，所述恒温系统包括设于所述环境箱2的侧壁内部的加热丝13，以及与所述加热丝13连接的温度控制器14，所述温度控制器14连接温度传感器15，所述温度传感器15设于所述环境箱2上。

温度传感器15实时检测环境箱2内液体环境的温度，当温度未达到试验所需的温度时，温度控制器14连接的外部电源持续提供大功率电流，使加热丝13持续加热环境箱2，当温度达到试验所需的温度时，温度控制器14控制加热丝的加热功率，使环境箱2保持恒定的试验所需温度。

本实施例2中，为了使下试样盒3能够固定可靠，稳定，在所述承载框架1的内部设有固定承台16，将所述下试样盒3固定在所述固定承台16上。固定承台顶端与下试样盒底端焊接固定，底端与试验框架焊接固定，限制其位移。液压伺服千斤顶22的底端(即伸缩端)与上试样盒顶端焊接固定，可以沿轴向移动，对试样施加拉、压荷载。

液压伺服千斤顶22上设有数据采集传感器24，用于获取加载时的荷载大小和位移变化量，将数据输送给计算机控制系统，当数据显示试样破坏时，计算机控制系统发出停止加载指令，试验结束。

本实施例2中，所述环境箱2通过管道17连通加压水泵18，所述加压水泵18连通储水箱19。在储水箱19内按照一定的比例加入水和酸，得到试验所需的混合液体，开启加压水泵18，可将储水箱19内酸性混合液体加入的环境箱2中，直至加入量可根据环境箱2上设置的刻度线25来确定，当达到所需量时，控制加压水泵停止。加压水泵18可以将气体输送到液体环境箱中，通过通入气体，可使环境箱内的液体进行流动；试验结束后，加压水泵可以将环境箱中的腐蚀性液体排出到储水箱内；继续向环境箱内注入纯净水，注水完成后注入气体冲洗环境箱，再将清洗之后的液体排出，用于清洗试验装置。

如图6所示，在装置进行颗粒粘结抗拉测试过程中，粘结受到拉力和重力作用，粘结拉应力大小为σ_拉＝(P₁-G)/A，其中，P₁为液压伺服千斤顶22施加的轴向拉力，G为上试样盒4和第二模拟颗粒6的总重力，A为粘结截面面积。

在装置进行颗粒粘结抗压测试过程中，粘结受到压力和重力作用，如图7所示，粘结压应力大小为σ_压＝(P₂+G)/A，其中，P₂为液压伺服千斤顶22施加的轴向压力，G为上试样盒4和第二模拟颗粒6的总重力，A为粘结截面面积。

在装置进行颗粒粘结抗剪测试过程中，粘结受到剪切力作用，如图8所示，粘结剪应力大小为σ_剪＝P₃/A，其中，P₃为剪切加载系统中连接块7平移施加的剪切力，A为粘结截面面积。

实施例3

本实施例3中，提供一种THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置，该装置包括：

承载框架1；所述的承载框架1可用于固定环境箱2、加载装置、加载装置的动力控制系统，与加载装置配合提供机械反力(如，配合加载装置为粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力)。

所述承载框架1内设有环境箱2，所述环境箱2内设有用于装载粘结颗粒试样的试样装载装置；所述环境箱2用于为粘结颗粒试样提供所需的液体环境。

本实施例3中，所述的环境箱2为一无顶盖长方型箱体，可存放液体、固定颗粒粘结试样和承受荷载作用。

所述承载框架1上设有加载装置，所述加载装置用于为所述粘结颗粒试样提供拉力、压力以及剪切力。

所述环境箱设有恒温系统，用于为所述环境箱2内提供所述粘结颗粒试样所需的温度环境。

本实施例3中，将粘结颗粒试样装载在试样装载装置中，在环境箱2中注入混合腐蚀性液体，如酸和水的混合液体，通过恒温系统调整所述环境箱2内的液体环境的温度，温度调整达到试验所需的恒定温度后，通过加载装置为粘结颗粒试样提供拉力、压力或者剪切力，以测试粘结颗粒试样间的抗拉强度、抗压强度或者抗剪切强度。

具体的，本实施例3中，所述试样装载装置包括与所述环境箱2的底部连接的下试样盒3，以及与所述加载装置连接的上试样盒4；所述下试样盒3用于装载粘结颗粒试样的第一模拟颗粒5，所述上试样盒4用于装载粘结颗粒试样的第二模拟颗粒6；所述第一模拟颗粒5与所述第二模拟颗粒6间相互粘结。

本实施例3中，将粘结颗粒试样装载在试样装载装置中时，首先，使用胶黏剂21将第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6进行粘结，待胶黏剂21干燥硬化，通过控制加载装置调整上试样盒4和下试样盒3之间的距离，使其与第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的距离相等，将第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6分别放入下试样盒3和上试样盒4中。

下试样盒3与环境箱2固定连接，上试样盒4与加载装置固定连接，当加载装置提供拉力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生拉力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生拉力，可进行粘结颗粒试样间的抗拉强度测试实验。当加载装置提供压力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生压力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生压力，可进行粘结颗粒试样间的抗压强度测试实验。当加载装置提供剪切力时，上试样盒4与下试样盒3之间产生横向剪切力，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂产生剪切力，可进行粘结颗粒试样间的抗剪切强度测试实验。

具体的，本实施例3中，所述加载装置包括一端与所述试样装载装置的上试样盒4连接的升降机构，以及与所述升降机构的另一端连接的平移机构。所述升降机构可为第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6间提供拉力或压力。当升降机构带动上试样盒4上升时，上试样盒4中的第二模拟颗粒6就会与下试样盒3中的第一模拟颗粒5之间产生拉力。当升降机构带动上试样盒4下降时，上试样盒4中的第二模拟颗粒6就会与下试样盒3中的第一模拟颗粒5之间产生压力。当平移机构带动升降机构平移时，上试样盒4与下试样盒3之间产生相对移动，第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6之间的胶黏剂21产生剪切力。

本实施例3中，所述的升降机构的升降中心轴与上试样盒4、下试样盒3的中心轴在同一条竖直直线上，保证加载方向与试样位于同一直线，对试样施加稳定可靠准确的拉、压荷载。

本实施例3中，环境箱2及上试样盒4、下试样盒3均采用316不锈钢材质制成；环境箱2为无顶盖长方体，箱体底面与下试样盒固定为一个结构体；未设置顶面，为上试样盒4提供移动空间，便于其轴向及水平移动；环境箱底部及四周侧壁为同一材料的整体结构，可达到完全密封效果，用于提供腐蚀性液体环境；环境箱侧壁设置注水刻度线25，便于定量注入液体。

本实施例3中，所述的升降机构可以为轴向液压伺服千斤顶22，其固定端朝上，固定在平移机构上，伸缩端朝下，与上试样盒4固定连接。

本实施例3中，上试样盒4和下试样盒3为带有圆柱体凹槽的长方体不锈钢盒。使用的第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6均为圆柱体，上试样盒4和下试样盒3的尺寸与颗粒圆柱体的尺寸一致，用于贴合固定圆柱体颗粒试样；上试样盒4和下试样盒3的相对的面分别预留有缺口，该缺口沿试样盒的轴向设置，为第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6间的胶黏剂21留出空间。

本实施例3中，所述平移机构包括可在所述承载框架1的顶部滑动的连接块7，所述连接块7连接所述升降机构；所述连接块7的一端连接伸缩机构，所述伸缩机构固定在所述承载框架1上。在伸缩机构的作用下，连接块7在所述承载框架1的顶部往复滑动，其滑动可带动升降机构往复运动，升降机构的往复运动可带动上试样盒4往复运动，从而提供粘结颗粒试样的剪切力。

具体的，所述伸缩机构包括液压缸8，所述液压缸8固定在固定支架9上，所述固定支架9固定在所述承载框架1上；所述液压缸8的伸缩端连接所述连接块7，所述连接块7的底部设有滚轮10，所述承载框架1的顶部两侧设有固定板20，所述固定板20上设有滑槽11，所述滚轮10可沿所述滑槽11滚动。

通过液压缸8的伸缩端的伸缩，推动连接块7在滚轮10的配合下沿滑槽11滚动，从而带动连接块7实现沿固定板20的往复运动。本实施例1中，所述固定支架9的两侧还设有固定挡板23。

本实施例3中，固定板20可提供固定的定向的平移轨道(即滑槽11)的位置，防止轨道偏移。滚轮10紧贴滑槽11表面，连接块7可以在轨道上水平移动，通过开启或关闭液压缸8，可以控制小车处于滑动或静止状态。

本实施例3中，使小车运动的液压缸8也可使用电动缸，通过开启或关闭电动缸，也可实现连接块7的滑动或静止。

本实施例3中，为了实现连接块7与升降机构的连接，在所述连接块7上固定连接有固定块12，所述固定块12的一端伸入所述承载框架1内与所述升降机构固定连接。

本实施例3中，在具体应用时，轴向液压伺服千斤顶22也可是电动缸，电动缸的顶端固定在固定块12上，电动缸的伸缩端与上采样盒的顶部连接，开启电动缸可实现上采样盒的上升或下降，上升时，第一模拟颗粒和第二模拟颗粒间产生拉力，下降时，产生压力。

如图5所示，本实施例2中，所述恒温系统包括设于所述环境箱2的侧壁内部的加热丝13，以及与所述加热丝13连接的温度控制器14，所述温度控制器14连接温度传感器15，所述温度传感器15设于所述环境箱2上。

温度传感器15实时检测环境箱2内液体环境的温度，当温度未达到试验所需的温度时，温度控制器14连接的外部电源持续提供大功率电流，使加热丝13持续加热环境箱2，当温度达到试验所需的温度时，温度控制器14控制加热丝的加热功率，使环境箱2保持恒定的试验所需温度。

本实施例3中，为了使下试样盒3能够固定可靠，稳定，在所述承载框架1的内部设有固定承台16，将所述下试样盒3固定在所述固定承台16上。固定承台顶端与下试样盒底端焊接固定，底端与试验框架焊接固定，限制其位移。液压伺服千斤顶22的底端(即伸缩端)与上试样盒顶端焊接固定，可以沿轴向移动，对试样施加拉、压荷载。

液压伺服千斤顶22上设有数据采集传感器24，用于获取加载时的荷载大小和位移变化量，将数据输送给计算机控制系统，当数据显示试样破坏时，计算机控制系统发出停止加载指令，试验结束。

本实施例3中，所述环境箱2通过管道17连通加压水泵18，所述加压水泵18连通储水箱19。在储水箱19内按照一定的比例加入水和酸，得到试验所需的混合液体，开启加压水泵18，可将储水箱19内酸性混合液体加入的环境箱2中，直至加入量可根据环境箱2上设置的刻度线25来确定，当达到所需量时，控制加压水泵停止。加压水泵18可以将气体输送到液体环境箱中，通过通入气体，可使环境箱内的液体进行流动；试验结束后，加压水泵可以将环境箱中的腐蚀性液体排出到储水箱内；继续向环境箱内注入纯净水，注水完成后注入气体冲洗环境箱，再将清洗之后的液体排出，用于清洗试验装置。

结合图1至图7所示，本实施例3中，利用上述的THMC多场耦合作用下颗粒间粘结强度测试装置，进行流-固-化-热多场耦合作用下岩石颗粒间粘结抗拉及抗压强度测试时，包括以下步骤：

(1)首先，制备两个圆柱体试样，其直径为14mm，长度为60mm，分别作为第一模拟颗粒5和第二模拟颗粒6；其次，用胶黏剂将两个圆柱体胶结起来，其宽度为4mm，长度为60mm，厚度可变，作为颗粒粘结体，待胶结凝固之后，制样结束；

(2)将上试样盒4和下试样盒3轴向对齐，此处液压缸8(或者电动缸)处于关闭状态，保证其水平固定，防止试样发生剪切破坏；将上、下试样盒的圆柱体凹槽的内壁表面涂上凡士林，同时将颗粒圆柱体的外表面涂上凡士林，调节千斤顶伸缩长度，使上、下试样盒之间的距离等于粘结体的厚度，将试样置于上下试样盒之内，使两个颗粒与圆柱体凹槽完全贴合；

(3)向储水箱中注入一定比例的水和腐蚀性液体进行混合，通过计算机控制系统控制加压水泵，加压水泵将一定体积的混合腐蚀性液体通过抗腐蚀注水管输送到液体环境箱之中，水位到达注水刻度线25之后停止注水；

(4)将储水箱中液体排出，通过加压水泵向液体环境箱中注入空气，使其中的腐蚀性液体处于流动状态；

(5)通过计算机控制系统控制温度控制器，利用电阻丝对环境箱(加热丝13)进行加热，开始采用大功率加热，当达到试验指定温度时，温度传感器将信号传递给计算机控制系统，计算机控制系统控制温度控制器进而采用小功率加热，使试样保持恒定温度；

(6)计算机控制系统控制加载装置，此步骤分为两种加载情况：当测试颗粒间粘结抗拉强度时，轴向液压伺服千斤顶对上试样盒施加一个轴向向上的拉力；当测试颗粒间粘结抗压强度时，轴向液压伺服千斤顶对上试样盒施加一个轴向向下的压力。不断增加荷载大小，直至试样粘结发生破坏时，停止加载；

(7)将轴向液压伺服千斤顶进行卸载，通过水泵将液体环境箱中的腐蚀性液体通过抗腐蚀注水管排出到储水箱中，将腐蚀性液体排放到指定污染箱中；再将储水箱中注入纯净水，通过水泵将纯净水注入环境箱之中，注入气体，使纯净水流动冲洗试样及箱体内部，再将清洁水排出；

(8)取出已破坏试样，分析并处理数据采集传感器24反馈到计算机控制系统中的试验数据，试验结束。

结合图8，进行流-固-化-热多场耦合作用下岩石颗粒间粘结抗剪强度测试时，包括以下步骤：

其中，步骤(1)-(5)同抗拉及抗压试验的(1)-(5)步；

(6)通过计算机控制系统控制平移机构，使小车(连接块7)的滑轮(即滚轮10)可以沿着定向平移轨道(即滑槽11)移动；通过动力液压缸8为小车输入动力，使小车沿着轨道平移，借助固定块带动上试样盒平移，对颗粒粘结体施加剪切力；不断增加剪切荷载大小，直至试样粘结发生破坏时，停止加载；

(7)关闭动力液压缸8，固定小车位置；通过水泵将液体环境箱中的腐蚀性液体通过抗腐蚀注水管排出到储水箱中，将腐蚀性液体排放到指定污染箱中；再将储水箱中注入纯净水，通过水泵将纯净水注入环境箱之中，注入气体，使清洁水流动冲洗试样及箱体内部，再将清洁水排出；

(8)取出已破坏试样，分析并处理数据采集传感器24反馈到计算机控制系统中的试验数据，试验结束。

综上所述，本发明实施例所述的颗粒间粘结强度测试装置，适用于测试颗粒粘结强度细观试验的小尺寸试验，空间占用少，可为岩石颗粒细观力学机理的研究提供试验手段；依托于试验框架将各系统集成于一体，将控制系统、加载装置、环境系统和环境箱整合，保证试验的完整性；可有效模拟现实环境中岩体所处的流-固-化-热多场耦合环境，模拟高温下流动的腐蚀性液体环境，克服了腐蚀环境对于加载装置的损耗问题，解决了液体环境的密封性问题；计算机控制各系统运行，装置自动化程度高；通过调整上下试样盒间距，可测试不同粘结厚度的试样强度；通过水泵用纯净水清洗加载箱，并排出清洁水，清洗方便。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。