[實用新型]一種環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置

有效

• 申請號: 201320049641.7
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN203224426U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 劉麗波;王軍祥;姜諳男
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/28
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨;李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種巖石試件滲流試驗裝置，尤其涉及一種MHC耦合的環向裂隙巖石試件滲流試驗裝置。涉及專利分類號G01測量；測試G01N借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料G01N15/00測試顆粒的特性；測試多孔材料的滲透性，孔隙體積或者孔隙表面積G01N15/08測試多孔材料的滲透性，孔隙體積或孔隙表面積。

背景技術

巖體是富含裂隙的復雜介質，又處于復雜的地應力和地下水環境作用下，受到應力以及水的物理和化學的復雜作用，對于巖體的力學行為和穩定性造成很大的影響。

首先是滲流-應力耦合的問題，例如著名的Tekon大壩的潰壩事件，就是典型的巖體滲流破壞問題，自從該事件發生，人們對于裂隙巖體的滲流問題日益重視。其次是化學腐蝕對于巖體的影響，化學腐蝕造成巖石介質細觀結構和裂隙變化，從而造成力學性質和力學、水力參數（例如滲透系數）的變化，該方面的問題已經成為核廢料存儲、石油開采領域的關鍵科學熱點問題。再次是上述滲流-應力-化學多場耦合過程的時間效應，上述過程引起的長期變形的問題，即巖石的流變效應問題，也成為領域研究的熱點。上述的巖體處于復雜的應力和環境的演化過程本質上是諸多因素綜合在一起的M-H-C多場耦合的過程，既是當今世界學科領域的前沿熱點，也是日益增多的巖石力學工程需要迫切解決的問題。

巖石的M-H-C耦合的研究在國際上日益受到重視，相關的試驗設備也在不斷地研制和應用。但是綜觀已有的室內試驗設備，對于巖體裂隙的滲流測試還存在一定局限性，主要表現為：1）大多滲流-應力-化學耦合試驗設備結構復雜，造價昂貴，這樣導致試驗成本高。2）目前的滲流-應力-化學耦合試驗一次試驗一般只能采用一個試件，由于進行復雜流變試驗時操作耗時過長（一般為幾個月、甚至幾年），所以效率比較低。3）大多基于標準試件，進水端和出水端分別在試件的兩端，裂隙貫穿試件。而實際巖體工程的滲流條件是千差萬別的，相當復雜。以深部隧道滲流為例，滲流臨空面是弧面而不是平面。

如何研制符合更加復雜應力多樣性的、更為經濟實用高效的M-H-C的多場耦合巖石試驗設備對于探索應力場-水力場-化學場耦合機制是相當必要的，而且已經成為當務之急。

實用新型內容

本實用新型針對以上問題的提出，而研制的一種測試環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，具有：

位于實驗裝置上方，提供實驗壓力的穩壓機構，

位于穩壓機構下方，傳遞壓力的加載頭，

位于加載頭下方，提供液體圍壓和試件軸向壓力實驗環境的圍壓室，該圍壓室具有豎直設置的環形圍壓室側壁，圍壓室側壁的上方和下方分別設有密封上蓋和密封下蓋，所述密封上蓋和密封下蓋分別具有一通孔，所述的兩通孔同軸；所述圍壓室側壁開有至少一個溶液流孔；

位于圍壓室下方的傳力柱；該傳力柱的內部具有管路I；

工作使用狀態下，所述加載頭的下端穿過所述密封上蓋的通孔；所述傳力柱的上端穿過所述密封下蓋的通孔；密封上蓋、圍壓室側壁、密封下蓋、加載頭和傳力柱形成一近似封閉的空間；試件承受加載頭施加的軸向壓力固定在所述加載頭和傳力柱之間；所述試件與所述加載頭接觸的一端封閉，其內部管路通過所述傳力柱的管路I與外部的量筒連通；

實驗溶液通過外部的圍壓泵加壓進入外部管路I，經所述溶液流孔進入空間，形成圍壓，透過徑向貫通裂隙進入試件內部，最終流入量筒。

所述加載頭連接有感知試件軸向位移的位移傳感器。

所述外部管路I設有控制實驗溶液圍壓，為圍壓室提供長期穩定圍壓的穩壓靜態伺服閥。

所述環形圍壓室側壁的上端和下端分別具有向圍壓室內部延伸的內沿，所述的兩個內沿分別具有與所述密封上蓋和密封下蓋的通孔內徑尺寸一致的通孔I和通孔II；所述加載頭與試件的結合部位于所述通孔I內，所述傳力柱與試件的結合部位于所述通孔II內；

所述加載頭、試件和傳力柱與所述的通孔I和通孔II過盈配合。

所述通孔I和通孔II的上底和下底加工成沉孔，在所述沉孔中固定有密封圈。

位于設備外部的加載架，所述加載架具有頂板和底板；頂板的下表面與所述穩壓裝置接觸；所述底板通過裝置底座支撐所述實驗裝置。