[實用新型]一種剪切巖樣滲透試驗裝置

無效

• 申請號: 201120048468.X
• 申請日: 2011-02-28
• 公開（公告）號: CN202024937U
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 繆協興;陳占清;李順才;劉玉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N15/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本實用新型涉及一種滲流試驗裝置，尤其是一種適用于巖石力學性質試驗的剪切巖樣滲透試驗裝置。

背景技術

為了模擬巖石真實的力學性質，配套使用巖石破壞過程滲透特性的試驗裝置，通過MTS815系列巖石力學試驗系統進行巖石破裂后穩態和瞬態滲透試驗，來擴充MTS815系列巖石力學試驗系統的功能。目前能夠進行的滲透試驗有：（1）標準巖樣在圍壓和軸向載荷共同作用下應力-應變全程的滲透試驗；（2）單軸壓縮破裂后的標準巖樣的滲透特性測試，這種巖樣的裂隙充分擴展、幾乎沒有承載能力，實現巖樣的密封必須設計專用裝置；（3）巖石散體壓實過程中滲透特性測試。這些測試技術都不能模擬巖樣破壞過程中滲透特性的急劇變化。雖然彎曲巖樣滲透特性測試能夠再現巖樣破壞過程中滲透特性的急劇變化，但是由于巖樣密封設計存在缺陷，往往不能達到預期的效果。其他實驗技術只能反映巖樣滲透速度的數量變化，而不能反映流動狀態的變化。

發明內容

本實用新型的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單，能模擬煤礦底板突水特征的剪切巖樣滲透試驗裝置。

本實用新型的剪切巖樣滲透試驗裝置，包括帶有階梯內孔的缸筒，缸筒階梯臺肩處設有固定巖樣的定位環，定位環的下方設有頂在巖樣底端面的凸字形壓頭，凸字形壓頭與缸筒內壁所形成的環狀空隙處設有排氣塞，凸字形壓頭下部設有與缸筒下部孔徑相配合的下活塞，下活塞和凸字形壓頭的中部開有連通巖樣底部的注水通道；定位環的上部設有壓住巖樣的擋環，擋環的上部設有開有多個透水孔的透水板，透水板的上部設有與缸筒上部孔徑相配合的上活塞，上活塞上開有連通透水板中部的排水通道，排水通道的出口處設有接管嘴。

所述的定位環與缸筒之間設有第一密封圈；上、下活塞與缸筒上、下部孔徑相配合之間分別設有第二密封圈；巖樣與定位環之間設有密封環。

有益效果：本實用新型與MTS815系列巖石力學實驗系統配套使用，能同時對巖樣施加剪力和滲透壓差，即巖樣在滲透的同時發生剪切破壞。一是通過上下活塞、壓頭、擋環和透水板將力施加到巖樣上，這樣就使巖樣發生剪切變形。二中通過巖石力學試驗裝置增壓器流出的水經過下活塞、壓頭流入巖樣，并經擋環、透水板和上活塞從接管嘴排出。由于接管嘴接外部大氣，這樣巖樣中上下便產生壓差；同時，由于密封圈的密封作用，從接管嘴排出的水流量近似等于巖樣中流量。在彎曲巖樣滲透特性測試的基礎上，改進了密封和排水方式，增加了排氣塞，并改進了缸筒內外部結構使得巖樣安裝和裝置的裝配更加方便。與已有技術相比，具有良好的匹配性。在巖樣破壞的一瞬間，滲流速度發生急劇的變化，以此模擬突水的特征，并驗證突水是伴隨著結構破壞的滲流失穩過程，最適用于巖石力學性質的試驗。為剪切狀態下巖樣的滲透試驗提供一種新的途徑。其結構簡單，試驗成本低，密封快速，性能可靠，具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型剪切巖樣滲流試驗裝置結構圖。

1－下活塞，2－第三密封圈，3－第二密封圈，4－壓頭，5－排氣塞，6－第一密封圈，7－擋環，8－排水通道，9－接管嘴，10－上活塞，11－透水板，12－定位環，13－密封環，14－缸筒，15－巖樣。

具體實施方式

下面結合圖1對本實用新型的一個實施例作進一步的說明：

本實用新型的剪切巖樣滲透試驗裝置，主要由下活塞1、壓頭4、排氣塞5、擋環7，排水通道8、接管嘴9、上活塞10、透水板11、定位環12、密封環13、缸筒14構成，缸筒14的孔徑上大下小，形成階梯內孔，缸筒14階梯內孔臺肩處裝有定位環12，定位環12內套裝有巖樣15，巖樣15與定位環12之間設有密封環13。定位環12與缸筒14之間設有第一密封圈6。定位環12的下方裝有頂在巖樣15底端面的凸字形壓頭4，凸字形壓頭4與缸筒14內壁所形成的環狀空隙處設有排氣塞5，凸字形壓頭4下部設有與缸筒14下部孔徑相配合的下活塞1，下活塞1和凸字形壓頭4的中部開有連通巖樣15底部的注水通道；定位環12的上部設有壓住巖樣15的擋環7，擋環7的上部設有開有多個透水孔的透水板11，透水板11的上部設有與缸筒14上部孔徑相配合的上活塞10，上、下活塞10、1與缸筒14上、下部孔徑相配合之間分別設有第二密封圈3。上活塞10上開有連通透水板11中部的排水通道8，排水通道8的出口處設有接管嘴9，接管嘴9經連接管連接水箱；所有密封圈均采用O型橡膠密封圈。缸筒14的階梯內孔可以限制上活塞10沿缸筒14移動的距離，避免接管嘴9與缸筒14發生干涉。

工作時，連接MTS815系列巖石力學試驗系統的軸向加載分系統，使上活塞10和下活塞1相對于缸筒14上下移動，這時巖樣15在擋環7和凸字形.壓頭4的作用下發生剪切變形。在剪切變形的同時，通過MTS815系列巖石力學試驗系統的孔隙壓力分系統對巖樣進行滲透特性測試：水經過下活塞1和凸字形壓頭4中部的注水通道進入巖樣的孔隙，再經過擋環7、上活塞10中部的排水通道8從接管嘴9排出。缸筒4內的巖樣15同時受凸字形.壓頭4和擋環7的剪力作用，巖樣15在剪切變形的同時發生滲透，在結構破壞的一瞬間，滲流速度發生急劇的變化，以此模擬突水的特征，并驗證突水是伴隨著結構破壞的滲流失穩過程。