[實用新型]一種溫度-滲流耦合試驗試件密封裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520064860.1
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN204389353U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王亞;趙延林;萬文
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種溫度‐滲流耦合試驗試件密封裝置。

背景技術(shù)

節(jié)理裂隙巖體是水力工程、交通運輸工程、采礦工程、石油開采、地下隧道工程、核廢料地下深埋工程、國防地下建設(shè)工程等問題中廣泛遇到的工程介質(zhì)，不同的溫度、滲透壓力差、圍巖應(yīng)力均對裂隙巖體形變及滲流特性有重要影響，通過巖石溫度—滲流—應(yīng)力耦合作用實驗來了解裂隙巖體的滲流力學(xué)及其變形特征，為各種巖體工程的設(shè)計及其建造提供重要的依據(jù)。

工程巖體一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)下，因此，研究巖石在三軸壓縮條件下的變形與滲流特性對實際工程更具指導(dǎo)意義。三軸壓縮條件下的變形特征主要通過三軸試驗進(jìn)行研究。根據(jù)試驗的應(yīng)力狀態(tài)，三軸試驗可分為兩類：常規(guī)三軸試驗和真三軸試驗。常規(guī)三軸試驗的應(yīng)力狀態(tài)為σ₁>σ₂＝σ₃>0,即巖石試件受軸壓和圍壓作用，又稱為普通三軸試驗或假三軸試驗。真三軸試驗的應(yīng)力狀態(tài)為σ₁>σ₂>σ₃>0，即巖石試件在三個彼此不等壓三軸試驗。目前普遍使用的是常規(guī)三軸試驗，但傳統(tǒng)裝置的缺陷：(1)由于沒有統(tǒng)一巖石溫度—滲流—應(yīng)力耦合作用試驗標(biāo)準(zhǔn)，目前普遍沿用巖石應(yīng)力作用試驗標(biāo)準(zhǔn)對試件進(jìn)行密封。通常使用熱塑管包裹巖石試件，然后用熱吹風(fēng)機對其加熱，使之收縮貼合試件外表面，主要是防止巖石破碎時碎渣濺入硅油內(nèi)，同時具有一定的密封性。(2)傳統(tǒng)裝置或為簡陋或為繁瑣，操作非常不便、而且測試數(shù)據(jù)失真，不適合規(guī)模化、穩(wěn)定化的生產(chǎn)和施用。(3)傳統(tǒng)的裝置的突出問題還在于，用于滲透—應(yīng)力耦?合實驗時，熱塑管密封不嚴(yán)的問題便顯現(xiàn)出來。當(dāng)施加較高滲透壓時，水流均從上水孔壓盤與試件的上接觸面溢出，直接混入硅油內(nèi)，造成了圍壓壓力失穩(wěn)、滲透壓失真以及硅油的浪費。由于巨大的滲透壓差，使得水流極易貫通熱塑管和試件的側(cè)隙，形成水流通路，造成巖石滲流假象；水流通路擠漲熱塑管，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中環(huán)向位移引伸計得到的巖石流變環(huán)向位移量失真。因此，現(xiàn)行的巖石應(yīng)力作用試驗試件密封標(biāo)準(zhǔn)不適于研究巖石溫度—滲流—應(yīng)力耦合作用試驗巖石的滲流特性。(4)此外，目前眾多的實驗均未涉及到不同溫度條件下巖石試件密封裝置及方法的研究。巖石在不同溫度下表現(xiàn)出不同的巖石力學(xué)性質(zhì)，在不同溫度下巖石滲流必將呈現(xiàn)出不同的滲流特性，故研究巖石滲流試驗考慮溫度的影響也是一項關(guān)鍵的技術(shù)。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、密封性好的溫度‐滲流耦合試驗試件密封裝置。

本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是：一種溫度‐滲流耦合試驗試件密封裝置，包括上水孔壓盤、下水孔壓盤、熱塑管，上水孔壓盤與下水孔壓盤形狀相同，上水孔壓盤和下水孔壓盤的內(nèi)部均為空心，底部為一密封的平面，頂部為管狀部件且頂部設(shè)有開口，上水孔壓盤上設(shè)有進(jìn)水孔，下水孔壓盤上設(shè)有出水孔，上水孔壓盤的底部朝上、頂部開口向下倒扣在巖石試件的頂部，下水孔壓盤的底部向下、頂部開口向上支撐在巖石試件的底部，熱塑管包裹整個巖石試件以及上水孔壓盤、下水孔壓盤頂部的管狀部件，熱塑管與上水孔壓盤、下水孔壓盤的頂部包裹區(qū)域上纏有膠帶，膠帶外部套有鐵絲，巖石試件中部區(qū)域的外熱塑管外表面豎向設(shè)置有軸向位移引伸計、橫向設(shè)置有環(huán)向位移引伸計。

上述溫度‐滲流耦合試驗試件密封裝置中，所述巖石試件為圓柱形，其截面大小與上水孔壓盤和下水孔壓盤的頂部截面面積大小相同。

上述溫度‐滲流耦合試驗試件密封裝置中，所述熱塑管與上水孔壓盤的管狀部件、下水孔壓盤的管狀部件、巖石試件接觸處均填充有膠。

上述溫度‐滲流耦合試驗試件密封裝置中，所述膠包括環(huán)氧膠黏劑和固化劑，環(huán)氧膠黏劑和固化劑的質(zhì)量比為3∶2。

本實用新型的有益效果在于：

1.本實用新型采用熱塑管對整個側(cè)漏裝置進(jìn)行密封，實現(xiàn)了試件的完整密封，杜絕了孔隙水與硅油的相互混入，保證了圍壓和滲透壓加載系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

2.本實用新型在熱塑管和巖石試件之間填充有膠，避免了水流從熱塑管和試件中的空隙形成滲流通路，進(jìn)而影響試件環(huán)向形變數(shù)據(jù)采集和滲透系數(shù)的測定，保證了試驗數(shù)據(jù)的真實性；

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為巖石試件包裹材料的截面示意圖。

圖3為裝置在試驗機上的示意圖。

圖4為采用本實用新型前進(jìn)行三軸試驗20℃時滲透壓差與時間圖。