具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

需要说明，若本发明中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本发明中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。

如图1和图2中所示，本发明所述的临空面岩石在围压-温度-水耦合作用下的试验装置，包括油浴加热系统、围压加载系统和实时观测系统；所述油浴加热系统包括环形中空壳体18、总底座13和加热装置，环形中空壳体18安装在总底座13上，在环形中空壳体18的壳内具有环形油浴腔体5，在环形油浴腔体5内具有导热油，所述加热装置用于加热所述导热油，在环形中空壳体18的中部具有容水腔体19，在容水腔体19内设置有水，在容水腔体19的底部对应的总底座13上设置有围压加载系统；所述围压加载系统包括加载底座7、试件固定装置11、垫片9和围压加载螺栓8，加载底座7安装在总底座13上，试件固定装置11安装在加载底座7上并形成前侧面后顶侧面为敞口的半封闭结构的用于岩石试件10固定放置的固定腔，其中试件固定装置11的前侧面在固定岩石试件10后形成临空面，而试件固定装置11的顶侧面在固定岩石试件10后形成外部加载面，在试件固定装置11的左侧和右侧分别设置有若干的围压加载螺栓8，围压加载螺栓8在穿过试件固定装置11的相应侧壁后向内固定腔伸出，并且在试件固定装置11的左侧和右侧的固定腔内侧分别垫设有一块垫片9，垫片9与对应侧的围压加载螺栓8的端部接触配合，通过拧动围压加载螺栓8可以将垫片9向固定腔内部移动；所述实时观测系统包括保护装置14和摄像头15，所述保护装置14设置于试件固定装置11的前侧面的前方并在容水腔体19内隔离出摄像头安装区域，所述摄像头15安装于所述摄像头安装区域内并且摄像头正对所述的临空面方向设置，所述保护装置14采用透明材料制成。

其中，围压加载系统为用于对岩石试件10进行围压的预加载，以使得试验过程中的岩石试件10处于有预定量的围压状态；具体的，本发明则是设置相应的加载底座7、试件固定装置11、垫片9和围压加载螺栓8等；其中，试件固定装置11可参照附图中所示做成“C形”的结构，其具有背侧壁和左右两侧壁的结构形式，其中，在左侧和右侧分别安装设置有围压加载螺栓8，围压加载螺栓8可以与对应侧的侧壁为螺纹配合，这样通过拧动围压加载螺栓8即可实现对垫片9的移动控制，进而可通过挤压垫片9后实现对岩石试件10的围压加载。并且，本发明在安装岩石试件10的过程中将岩石试件10与试件固定装置11的背侧壁紧贴配合，然后只需要通过两侧的围压加载螺栓8的预加载，即可使得岩石试件10产生一定的形变，这样即可自然在岩石试件10与试件固定装置11的背侧壁之间产生相应的围压作用。

更具体的，为了确保在围压的预加载过程中试件固定装置11以及垫片9不发生较大变形而影响加载效果，本发明中优选设置试件固定装置11优选为采用厚度为3cm以上的45号钢板，并且在拐角部位设置有倒角16，同时垫片9优选为采用厚度为1cm以上的45号钢板。另外，为了确保对每块垫片9的加载的受力均匀性，本发明中优选在试件固定装置11的左侧和右侧分别设置有不少于五颗均匀分布的围压加载螺栓8。

更具体的，本发明中为了确保通过围压加载螺栓8进行定量的围压预加载，进一步设置有用于拧紧围压加载螺栓8进行定量加载用的电子扭矩扳手或者定扭矩扳手；这样，在进行围压加载时，可先根据试验所需的围压加载值计算出每个围压加载螺栓8对应加载扭矩值，然后再采用电子扭矩扳手或者定扭矩扳手进行围压定量加载。

更具体的，本发明中通过在试件固定装置11上预留有顶面的外部加载面，这样可在试验过程中，通过配套相应的外部压力机，利用外部压力机的加压端压在岩石试件10的外部加载面上进行试验过程中的可控加载，这样即可通过该加载进一步方便后续试验过程中随时控制加载压力大小，进而可开展不同外部压力机加载压力下的试验。

其中，油浴加热系统为用于进行对内部水的加热的结构，进而模拟试验为岩石试件10处于有温度和水浸的条件下进行。本发明中可设置所述加热装置包括加热电阻丝1和电压电流控制器6，加热电阻丝1设置于环形油浴腔体5内，并且加热电阻丝1通过导线与电压电流控制器6相连；这样即可通过电压电流控制器6实现对环形油浴腔体5的导热油的加热控制，然后通过环形中空壳体18的侧壁传热给容水腔体19内的水，以此实现对水的加热处理。

另外，为了便于导热油的加入和放出以及加热过程中避免内部气压过大而引发安全问题，本发明中可在环形油浴腔体5的顶部设置有进油孔3。

另外，为了避免在加热后整个环形中空壳体18的外周壁面温度过高而存在安全隐患，本发明中进一步可在环形中空壳体18的外周壁上设置有绝热材料层2。

另外，为了便于在加热内部的水的过程中，提高加热效果，本发明中还可设置有顶盖4，所述顶盖4能够盖在容水腔体19的顶部；这样，可在加热过程中先盖上顶盖4，而在加热到设定为度后，再打开顶盖4后进行后续试验。另外，在设置有顶盖4的情况下，为了避免顶盖4的顶面在加热后温度过高而存在安全隐患，本发明中同样可在顶盖4的顶部设置有一层绝热材料层2。

另外，本发明中为了便于加热过程中实时获得加热后的温度情况，还可设置有温度传感器12，并且温度传感器12可以设置在环形油浴腔体5内的导热油内或者设置在容水腔体19内的水中，或者同时在环形油浴腔体5内的导热油内和容水腔体19内的水中分别设置有温度传感器12。

另外，本发明所述的临空面岩石在围压-温度-水耦合作用下的试验方法，即采用上述本发明所述的临空面岩石在围压-温度-水耦合作用下的试验装置，包括如下步骤：

步骤一、现场获取岩体试块，选取完整损伤较小的区域进行切割加工，将试块加工成规定尺寸的长方体形的岩石试件10，其中，岩石试件10的长、宽均小于试件固定装置11内部固定腔对应的长、宽尺寸，且岩石试件10的高度低于试件固定装置11内部固定腔对应的高度；并且岩石试件10的高度低于一般优选为低于试件固定装置11内部固定腔对应的高度5mm左右即可；通过上述设置，可确保整个岩石试件10能够被完全放入到试件固定装置11内，同时也方便后续外部压力机的加压端与岩石试件10的外部加载面接触加压；

步骤二、将岩石试件10放入到试件固定装置11内部固定腔内，并且岩石试件10的后部紧靠试件固定装置11的背侧壁，岩石试件10的左侧面和右侧面分别对应与垫片9相贴接触，然后通过拧紧围压加载螺栓8对岩石试件10的左侧面和右侧面进行加载，加载过程中根据试验所需的围压加载值计算出每个围压加载螺栓8对应加载扭矩值，然后采用电子扭矩扳手或者定扭矩扳手进行围压定量加载；其中，垫片9优选设置为大小不小于岩石试件10的相应侧面的大小，这样可确保二者相贴时尽量为全面覆盖岩石试件10的侧面，进而确保在围压加载过程中能对岩石试件10的相应侧面实现全面、均匀的围压余加载；具体的，可设置垫片9与试件固定装置11的相应侧面的大小一致，如设置垫片9高于岩石试件10的高度5mm、且垫片9的宽度与岩石试件10宽度一致；

步骤三、将岩石试件10连同围压加载系统一同通过底座螺栓17安装到容水腔体19内，同时安装实时观测系统部分，实时观测系统中通过安装保护装置14来起到对摄像头15的隔水、隔温保护；相应的，摄像头15也可采用具有防水性的耐高温摄像头，以确保在试验过程中摄像头15的正常运行；

步骤四、向容水腔体19内注入适当高度的水，并至少完全淹没岩石试件10；

步骤五、启动油浴加热系统进行加热，直到容水腔体19内部水的温度加热到试验所需的温度后维持；其中，若设置有顶盖4的情况下，在该步骤中可加盖顶盖4后再进行加热操作，以确保加热效果；并在加热到试验所需温度后再打开顶盖4即可；当然不失一般性的，在加热到试验所需温度时，需要位置在该温度状态下进行后续的试验，具体则可通过调整电压电流控制器6来维持温度。当然，由于本发明中是需要在维持温度条件下进行的试验，因此在维持温度的过程中，实际上导热油的温度和水的温度会大致相同，因此当在容水腔体19内的水中设置有温度传感器12的情况下，可通过温度传感器12的示数来直接获得相应的加热后的温度情况；当然，若温度传感器12设置于导热油内时，也可通过获得导热油的温度后间接获得水的温度情况；

步骤六、将外部压力机的加压端压在岩石试件10的外部加载面上，通过外部压力机对岩石试件10的外部加载面进行控制加载以进行开展围压-温度-水耦合作用下试验。

更具体的，本发明中为确保加热过程中的稳定性，优选设置在步骤五中，启动油浴加热系统进行加热过程中，水的升温速度不高于1℃/min。这样可确保温度能够缓慢升高，进而避免温度快速变化产生对岩石试件10的破坏。

更具体的，本发明中还可在步骤六中，外部压力机对岩石试件10的外部加载面进行控制加载的方式采用逐级加载方式。这样即可通过逐级加载方式，获得不同大小级别的外部加载情况下的试验结果。