[發明專利]一種巖石滲透特性快速試驗裝置

無效

• 申請號: 201110219759.5
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102410976A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 王東飛;張文平;修成智;王繼;范屹東;四旭飛
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李建偉

技術領域

本發明涉及一種巖石滲透特性的試驗裝置，用于快速測試巖石的滲透性能參數。

背景技術

巖土類材料滲透特性測試分為現場測試和實驗室試驗兩大類。盡管巖樣與巖體的滲透特性存在顯著差異，巖樣滲透性的實驗室試驗仍是目前測試巖體滲透特性的主要方法。現在通行的巖樣滲透性實驗室試驗方法和已有專利技術均著眼于單塊巖樣滲透特性的測試，不能同時測試多塊巖樣的滲透特性，完成巖土工程所需的滲透試驗周期較長。

在目前巖樣滲透特性的測試中，滲透液體的注入一般采用增壓器。由于增壓器的沖程限制，滲透時間較短，有時滲透試驗結束時壓差仍未達到穩定值。

發明內容

本發明的目的是提供一種巖石滲透特性快速試驗裝置，以同時對多塊巖樣進行滲透性測試。

本發明的巖石滲透特性快速試驗裝置是由一個軸向加載機構、安裝在所述軸向加載機構上的至少一個滲透儀、以及連接在滲透儀上的滲透回路和圍壓回路構成。

所述滲透儀由缸筒、活塞、底板、壓頭、透水板和巖樣組成，缸筒上端設有活塞，底板固定連接在缸筒的底端，兩端分別固定有透水板和壓頭的巖樣與缸筒內壁之間保持一定的環形間隙放置在缸筒內，所述巖樣的內徑與缸筒的內徑同軸，位于巖樣兩端的兩個壓頭分別與活塞和底板面接觸，底板上設有通向壓頭的滲透液管和通向缸筒內環形間隙的圍壓液管，出水管設在活塞上，與接觸活塞的壓頭連通，所述滲透液管連接滲透回路，圍壓液管與圍壓回路連接。

進一步地，在底板上設有與所述壓頭匹配的凹槽，壓頭放置在所述凹槽內。同時，在活塞與缸筒的接觸面、底板與缸筒的接觸面、壓頭與活塞和底板的接觸面上均設有橡膠材質的O型密封圈。

所述軸向加載機構由支架、螺桿、千分表和帶有止推軸承的墊塊組成，在支架下部設有用于放置滲透儀的凸臺，螺桿位于凸臺的正上方，活動連接在支架上，在螺桿下端活動連接有墊塊，千分表連接在墊塊上。

優選地，所述墊塊與螺桿的下端采用球面接觸，以保證滲透儀受力均勻。

所述的滲透回路包括順次連接在每個滲透儀的滲透液管上的截止閥、壓力傳感器、流量傳感器、分流閥以及并聯在分流閥上的低壓滲透回路和高壓滲透回路，所述的低壓滲透回路由柱塞泵、溢流閥、壓力表和過濾器連接構成，用于高滲透性巖樣的滲透，利用柱塞泵對滲透儀中的巖樣提供滲透壓力（差），溢流閥用于保持壓力的穩定，過濾器用于保持滲透液體清潔，壓力表用于觀測滲透壓力（差）。所述的高壓滲透回路由手搖泵和穩壓器連接組成，用于低滲透性巖樣的滲透，利用手搖泵對滲透儀中的巖樣提供滲透壓力（差），穩壓器用于保持滲透壓力。

進一步地，在低壓滲透回路和高壓滲透回路與分流閥的連接處分別設有單向閥，用于將低壓滲透回路和高壓滲透回路隔離。

所述的圍壓回路由第二柱塞泵、第二溢流閥和第二壓力表連接組成，所述的第二溢流閥用來保持圍壓的恒定。

本發明中，多個滲透儀共用同一個低壓滲透回路和高壓滲透回路，同時共用同一個圍壓回路，圍壓回路和滲透回路同時向多個滲透儀提供壓力，可以同時測試多個巖樣的滲透性質。

測試時，將透水板、壓頭和巖樣用熱縮塑料套和電工膠帶封裹，與底板、活塞、缸筒同軸安裝在滲透儀中，活塞相對于缸筒移動使巖樣承受軸向壓力和變形。在巖樣與缸筒之間有環形間隙，在此間隙內注入液體，由圍壓回路對巖樣施加圍壓。滲透回路中柱塞泵和/或手搖泵產生的高壓液體通過分流閥輸送到各滲透儀下端，滲透儀上端與大氣相通，在巖樣上下兩端施加產生滲透壓差。軸向加載機構可以安裝多個滲透儀，由螺桿分別對滲透儀施加軸向載荷。

本發明的巖石滲透特性快速試驗裝置可以整體安裝在車載控制臺上，在用戶指定的地點進行巖樣滲透性測試。

本發明巖石滲透特性快速試驗裝置的有益效果包括：

1）同時對多塊巖樣進行滲透試驗，減少試驗時間，并且降低試驗費用；

2）由柱塞泵或手搖泵連續提供滲透液體，滲透壓差總能達到穩定值；

3）本裝置結構簡單、操作方便、成本低廉，可以車載到指定地點進行試驗；

4）軸向加載機構的墊塊中設置了止推軸承，可以防止千分表支架轉動，螺桿與墊塊采用球面接觸，可以保證螺桿轉動過程中滲透儀活塞與墊塊的密切接觸。

附圖說明

圖1是本發明實施例所述巖石滲透特性快速試驗裝置的結構示意圖。

圖2是圖1中滲透儀的結構示意圖。

圖3是圖2的俯視圖。

圖4是圖1中軸向加載機構的結構示意圖。

圖5圖4的俯視圖。