[發明專利]一種用于硬巖真三軸試驗的巖石試樣密封方法

有效

• 申請號: 201410058885.0
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103822809A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 馮夏庭;孔瑞;張希巍;陳天宇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于硬巖真三軸試驗技術領域，特別是涉及一種用于硬巖真三軸試驗的巖石試樣密封方法。

背景技術

為了能夠準確的反應自然應力狀態下巖石的力學性質，需要通過硬巖真三軸試驗為實際深部采礦過程中巖石失穩提供有效準確的試驗數據，并通過試驗數據指導實際生產。

在硬巖真三軸試驗過程中，影響試驗數據準確性的因素有許多，其中，巖石試樣密封性是重要的一項，且密封性的好壞直接影響試驗的成敗。由于巖石試樣內部存在大量的空隙和裂隙，在真三軸應力狀態下，小主應力方向上受到油液油壓的作用，一旦油液進入巖石試樣內部，會導致孔隙間應力的變化，從而改變了巖石試樣的真實有效應力，并且油液的侵入也破壞了小主應力的均勻性，從而影響到大、中主應力的應力狀態；再有，油液與巖石試樣直接接觸后，油液會通過裂隙侵入巖石試樣內部，此時巖石試樣的成分可能會發生某些物理及化學變化，導致巖石試樣的自身性質發生改變，從而影響到巖石試樣的峰后行為，最終導致無法得到真實的峰后特性曲線和殘余強度。

目前，傳統的巖石試樣密封方法中，承壓墊塊的高度與巖石試樣的高度相等，再通過承壓墊塊將巖石試樣夾緊，然后在小應力方向的巖石試樣前、后表面分別涂抹密封膠，但是這種涂膠方式很容易造成涂膠層的均勻性變差，涂膠層的薄厚很難控制，油液在涂膠層的薄弱處易形成微滲；承壓墊塊之間在發生相對滑動時，承壓墊塊與巖石試樣貼合處的涂膠層極易發生破裂，且在相鄰兩個承壓墊塊的接觸面之間，同時在高油壓狀態下，根本無法實現油液的零滲透，而現有的密封方法也無法實現相鄰兩個承壓墊塊接觸面之間的密封，這就導致在傳統密封方法下，其試驗數據均是在油液侵入巖石試樣后得出的，使試驗數據的準確性和可靠性大打則扣，也很能通過這些試驗數據指導實際生產。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種涂膠層均勻性好、能夠實現相鄰兩個承壓墊塊接觸面之間的密封及試驗數據準確性和可靠性高的巖石試樣密封方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種用于硬巖真三軸試驗的巖石試樣密封方法，包括如下步驟：

步驟一：改造承壓墊塊

根據巖石試樣尺寸選配承壓墊塊，承壓墊塊的厚度大于巖石試樣的厚度；

在每個承壓墊塊的巖石試樣接觸面兩側邊角加工凹槽倒角，凹槽倒角為圓弧形結構，圓弧的半徑等于承壓墊塊與巖石試樣厚度差值的一半；

在每個承壓墊塊的相鄰承壓墊塊接觸面兩側邊角加工凹槽倒角，凹槽倒角為圓弧形結構，圓弧的半徑等于承壓墊塊與巖石試樣厚度差值的一半；

在相鄰兩個承壓墊塊的接觸面加工階梯槽，階梯槽的深度小于相鄰承壓墊塊的寬度；

步驟二：裝夾定位巖石試樣

將改造好的承壓墊塊與巖石試樣進行涂膠前的裝夾，裝夾巖石試樣前，準備一塊調整墊板，調整墊板的尺寸與巖石試樣的待涂膠表面的尺寸相同，調整墊板的厚度等于承壓墊塊與巖石試樣厚度差值的一半；

將調整墊板放置在巖石試樣下部，再將巖石試樣連同下部的調整墊板送入夾緊裝置內進行裝夾，首先通過夾緊裝置的外鎖緊部分將承壓墊塊及巖石試樣夾緊固定，再通過夾緊裝置內鎖緊部分的鎖緊螺栓依次將每兩個相鄰的承壓墊塊鎖緊，此時巖石試樣的上、下表面與承壓墊塊上、下表面的距離相等；

步驟三：加裝密封橡膠條

裝夾完成后，需在每個階梯槽內加裝密封橡膠條，密封橡膠條的直徑略大于階梯槽的槽高；密封橡膠條的長度大于巖石試樣的高度且小于承壓墊塊的高度；

步驟四：對巖石試樣涂抹密封膠

首先從巖石試樣頂端開始涂膠，涂膠范圍包括巖石試樣裸露在外的全部表面、每個承壓墊塊的凹槽倒角及階梯槽內密封橡膠條的全部外表面；然后通過刮板刮平壓實密封膠的上表面，且密封膠的上表面與承壓墊塊的上表面相平齊；

松開夾緊裝置外鎖緊部分的鎖緊螺栓，然后翻轉巖石試樣及其外圍的承壓墊塊，按照巖石試樣頂端的涂膠步驟，開始涂抹巖石試樣底端裸露在外的全部表面、每個承壓墊塊的凹槽倒角及階梯槽內密封橡膠條的全部外表面；

步驟五：對密封膠進行烘干

涂膠后的巖石試樣及承壓墊塊形成組合體，將組合體輕緩的送入恒溫箱中烘干，待密封膠全部烘干完畢后，取出組合體，巖石試樣涂膠密封工作全部完成。

所述密封膠選用耐油聚氨酯密封膠。

所述密封橡膠條選用丁腈橡膠條。

本發明的有益效果：