[發明專利]流固耦合煤巖剪切-滲流試驗流體壓力加載剪切盒

有效

• 申請號: 201410036420.5
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103743634A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 彭守建;尹光志;王維忠;許江;劉義鑫;葉桂兵;蔣長寶;劉東;李波波;馮丹
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N15/08
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 張小曉

技術領域

本發明涉及一種試驗裝置，特別是涉及一種用于測試煤巖剪切滲流試驗的剪切盒。

背景技術

在礦井生產過程中，采掘工程破壞了原巖應力場的平衡和原始瓦斯壓力的平衡，形成了采掘周圍巖體的應力重新分布和瓦斯流動。煤層瓦斯(煤層氣)滲透率是反映煤層內瓦斯滲流難易程度的物性參數，也是瓦斯滲流力學與工程的重要參數。因此，煤層瓦斯滲透率或煤層透氣系數的測算方法研究是瓦斯滲流力學發展之關鍵技術，也是煤礦安全工作者研究煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等一系列礦山安全問題的關鍵入手點。

巖體中存在的孔隙和裂隙等缺陷不但大大改變了巖體的力學性質(變形模量及強度參數降低、巖體呈各向異性)，而且嚴重影響著巖體的滲透特性。裂隙巖體的滲流場受應力環境的影響，而滲流場的變化反過來又對應力場產生影響，這種相互影響稱之為滲流應力耦合。滲流場與應力場相互耦合是巖體力學中的一個重要特性。

剪切盒作為剪切試驗的重要部件，對試驗精度起關鍵影響。但現有技術中，剪切盒充氣或充水壓力過小，難以真實模擬工況現狀，并且剪切時上下盒體之間為靜摩擦，因此將產生較大的試驗誤差。

因此本領域技術人員致力于開發一種試驗精度更高的流固耦合煤巖剪切-滲流試驗流體壓力加載剪切盒。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種試驗精度更高的流固耦合煤巖剪切-滲流試驗流體壓力加載剪切盒。

為實現上述目的，本發明提供了一種流固耦合煤巖剪切-滲流試驗流體壓力加載剪切盒，包括彼此固定連接的上盒體和下盒體；所述上盒體和下盒體設置有容納試件的空腔；

所述上盒體與上蓋固定連接；所述下盒體與下蓋固定連接；所述下蓋與墊板固定連接；

所述上蓋中配合有壓桿；所述壓桿靠近試件的端部螺紋連接有試件壓頭；所述試件壓頭靠近試件的端部螺紋配合有試件接頭；

所述壓桿上設置有沿徑向的第一流體孔和沿軸向的第二流體孔；所述第一流體孔的入口設置有第一流體接頭；所述第一流體孔和第二流體孔首尾相接；

試件壓頭和試件接頭上貫通設置有與所述第二流體孔同心的第三流體孔和第四流體孔；

所述下盒體面向上盒體的端面設置有第一密封圈；所述下盒體在第一密封圈的內側設置有流體環道；所述下盒體在左右兩側分別設置有與所述流體環道相通的第二流體接頭和第三流體接頭。

所述上盒體前后兩側分別設置有第一凸緣和第二凸緣；所述下盒體前后兩側分別設置有第三凸緣和第四凸緣；

所述上盒體在所述第一凸緣和第二凸緣的兩側分別設置有由若干第二輥子和第三輥子構成的第二滾道和第三滾道；所述第二滾道和第三滾道上設置有夾緊板；

所述下盒體在所述第三凸緣和第四凸緣的內側分別設置有由若干第四輥子和第五輥子構成的第四滾道和第五滾道；

所述下盒體上矩形分布有四個螺紋孔；所述上盒體對應所述螺紋孔處設置有腰形通孔；

螺栓穿過所述夾緊板和腰形通孔后與所述螺紋孔配合。

所述上盒體與所述上蓋之間設置有第二密封圈；所述下盒體與所述下蓋之間設置有第三密封圈；

所述壓桿下端面與試件壓頭之間設置有第四密封圈；所述試件壓頭與試件接頭的上端面之間設置有第五密封圈；所述試件接頭的試件伸入端上設置有至少一個第六密封圈。

本發明的有益效果是：

1、本發明對煤巖試件內部直接充氣或充水，更真實的模擬了實際工況，從而提高了試驗精度；

2、將剪切變形時的靜摩擦變為動摩擦，從而更有利于數據采集和精確計算；同時，該結構與上下剪切盒之間的環狀密封相結合，可向試件內注入壓力更大的瓦斯或水，從而能更真實的反映實際工況，提高試驗精度。

附圖說明

圖1是本發明一具體實施方式中剪切盒的結構示意圖。

圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖。

圖3是圖1的B-B剖視結構示意圖。

圖4是圖3的左視結構示意圖。

圖5是本發明一具體實施方式所應用的試驗系統的結構示意圖。

圖6是圖5的左視結構示意圖。

圖7是圖5中I處的局部放大圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

如圖1至圖4所示，一種流固耦合煤巖剪切-滲流試驗流體壓力加載剪切盒，包括彼此固定連接的上盒體13和下盒體14，上盒體13和下盒體14設置有容納試件的空腔。

上盒體13與上蓋15固定連接，下盒體14與下蓋16固定連接，下蓋16與墊板17固定連接。