[發明專利]實現三軸應力條件下巖鹽溶解試驗的裝置

無效

• 申請號: 201010143938.0
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101846668A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 任松;姜德義;楊春和;王春榮
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及一種巖鹽溶解特性試驗裝置，尤其涉及一種實現三軸應力條件下巖鹽溶解試驗的裝置。

背景技術

在進行巖鹽溶解特性試驗時，常將所取巖鹽塊樣分別加工成方塊和圓柱形試樣(圓柱試樣用作溶解速率的傾角效應實驗)，然后將制作的巖鹽試樣放置在試驗裝置內，進行溶解試驗。

現有技術中的試驗裝置主要對方塊試樣的五個表面進行密封處理，讓溶解水從方塊試樣的一個面上流過，溶解僅在一個面上發生。如，湯艷春通過單軸壓縮裝置進行巖鹽在應力-溶解耦合效應下的細觀力學試驗來研究巖鹽的細觀力學性質、巖鹽溶解階段力學性質的變化以及在不同破壞狀態下巖鹽溶蝕速率的變化規律，為進一步研究巖鹽的應力-溶解耦合機理提供基本的理論和試驗基礎。又如，在中國科學院武漢巖土力學研究所自行研制的應力-水流-化學耦合的巖石破裂全過程細觀力學實驗系統上進行的試驗。采用位移加載方式對巖鹽試樣進行單軸壓縮試驗；當加載到某一應變值時，暫停加載，保持位移不變。通過一系列的加載、溶解試驗，就可以得出單軸壓縮條件下巖鹽的細觀力學性質、巖鹽溶解階段力學性質的變化以及在不同破壞狀態下巖鹽溶解質量變化規律。

上述的巖鹽溶解特性試驗裝置只能實現對巖鹽試件進行單方向施壓，因此均存在如下不足：一、巖鹽只受單軸應力，無法真實模擬地質所受各個方向的應力；二、溶解水的水壓不利于實現高壓可調，同樣也無法真實模擬巖鹽在不斷變化的水壓和水流時巖鹽溶解的速度；三、巖鹽受單軸力，溶解水水壓不便于調節，巖鹽溶解特性試驗的結果不能更真實的反應實際情況，所檢測的試驗數據不能更準確地推廣應用到實際工程中。

發明內容

針對現有技術中的不足之處，本發明提供了一種可實現巖鹽三軸受力，水壓、濃度、溫度和速度可調，且調節方便，同時測試精度更高的實現三軸應力條件下巖鹽溶解試驗的裝置，采用該裝置更能真實的反應地質所處的環境，檢測的試驗數據更真實。

本發明提供的實現三軸應力條件下巖鹽溶解試驗的裝置，包括施壓桿、可密封的壓力室和滲流壓頭；所述施壓桿豎直穿過壓力室的頂部并與其徑向固定軸向可滑動配合，所述施壓桿通過密封圈與壓力室的頂部密封配合；所述壓力室上設有注油孔、出油孔和排氣孔，壓力室的底部為可拆卸的底蓋；所述滲流壓頭為上下兩個，上滲流壓頭設置在施壓桿的底端，下滲流壓頭設置在底蓋的中部并與上滲流壓頭豎直對應，待試驗的巖鹽試件設置在上滲流壓頭與下滲流壓頭之間；所述施壓桿和上滲流壓頭沿軸向設置注水孔，所述下滲流壓頭沿軸向設置出水孔。

進一步，還包括壓座，所述壓座可拆卸的安裝在底蓋的中部并伸進壓力室內，所述下滲流壓頭可拆卸的安裝在壓座的頂部，壓座上豎直設置與出水孔連通的通孔；

進一步，還包括升降機構，所述升降機構包括電機、電機驅動的螺母塊、絲桿、軸承座和對軸承座豎直導向的導向桿；所述絲桿豎直固定設置，所述螺母塊旋套在絲桿上，軸承座通過軸承套在螺母塊上并與其軸向固定徑向可轉動配合；所述導向桿與絲桿平行；所述軸承座與底蓋的底部固定連接；

進一步，所述上滲流壓頭上的注水孔沿軸線設置，所述下滲流壓頭上的出水孔沿軸線設置；

進一步，所述上滲流壓頭的中部由中心徑向向外至少設置兩個徑向通孔I，底部設置與徑向通孔I數量相等且與待試驗的巖鹽試件的進水口連通的巖鹽連接孔，所述注水孔、徑向通孔I和巖鹽連接孔I依次連通；所述下滲流壓頭軸向至少設置兩個與待測的驗巖鹽試件的出水口連通的軸向通孔，所述壓座的上部由中心徑向向外設置與軸向通孔數量相等的徑向通孔II，所述軸向通孔、徑向通孔II和通孔依次連通；

進一步，所述上滲流壓頭通過螺紋連接在施壓桿的底端，上滲流壓頭的上表面通過密封圈與施壓桿的底端面密封配合；所述下滲流壓頭通過螺紋連接在壓座的頂部，下滲流壓頭的下表面通過密封圈與壓座的上表面密封配合；

進一步，所述施壓桿的上部橫向設置溶解水進水口，所述溶解水進水口與注水孔連通。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、本發明利用可密封的壓力室和施壓桿相結合，在施壓桿的底端設置上滲流壓頭，在壓力室的底蓋上設置下滲流壓頭，將待試驗的巖鹽試件放置于上滲流壓頭與下滲流壓頭之間，向壓力室內注入壓力油，使巖鹽試件的周圍處于受壓狀態，通過施壓桿向巖鹽試件施加軸向壓力，巖鹽試樣完全處于三軸應力條件下，達到真實模擬地質所處的受力環境；而且可通過調節壓力油和施壓桿的壓力大小，從而調節巖鹽試樣的三軸應力，同時也能真實模擬巖鹽處于不斷變化應力狀態下的環境。