[發(fā)明專利]一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107036882A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張希巍;張濤;徐荃;馮夏庭
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖石靜水壓力加載試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置及方法。

背景技術(shù)

通過巖石靜水壓力加載試驗(yàn)可以獲得巖石的基質(zhì)壓縮系數(shù)、有效壓縮系數(shù)及裂紋孔隙度等參數(shù)，且上述參數(shù)又都是表征巖石物理力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。

靜水壓力加載，是指巖石在三軸方向上的加載應(yīng)力數(shù)值相等的情況，在靜水壓力加載過程中，為了獲取巖石的應(yīng)變規(guī)律，主要采用兩種獲取方式，第一種是通過LVDT位移傳感器進(jìn)行測量，第二種是通過應(yīng)變片進(jìn)行測量。

由于LVDT位移傳感器對巖樣的要求較高，小尺寸巖樣通常無法應(yīng)用LVDT位移傳感器，即使采用了LVDT位移傳感器，其也要安裝在巖樣密封膠套的外側(cè)，在加載過程中，密封膠套的變形會對試驗(yàn)精度產(chǎn)生很大影響，因此從試驗(yàn)精度方面考慮，小尺寸巖樣更適合使用應(yīng)變片。

目前，在巖石靜水壓力加載試驗(yàn)前，首先需要密封巖樣，當(dāng)應(yīng)變片貼附在巖樣表面后，特別是應(yīng)變片數(shù)量較多時(shí)(通常為4個(gè)應(yīng)變片以及8條引線)，由于多條引線只能夾在巖樣表面與密封膠套之間引出，必然導(dǎo)致密封膠套對巖樣的密封性降低，當(dāng)在50MPa～100MPa的高壓條件下時(shí)，液壓油會通過引線處進(jìn)入密封膠套，從而進(jìn)入巖樣，并使巖樣的物理性質(zhì)發(fā)生改變，此時(shí)所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)將是失真的，因此將失去實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置及方法，有效克服了傳統(tǒng)采用密封膠套密封巖樣時(shí)密封不嚴(yán)的弊端，有效提高了巖樣密封性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括柱塞壓頭、橡皮膜、自黏帶、熱縮套、絕緣膠帶及鋼箍；所述柱塞壓頭數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)柱塞壓頭分別安裝在巖樣的上端和下端；所述橡皮膜包覆在柱塞壓頭側(cè)向表面；所述自黏帶纏繞包覆在橡皮膜外表面；所述熱縮套包覆在自黏帶及巖樣側(cè)向表面；所述絕緣膠帶纏繞包覆在柱塞壓頭所在位置處的熱縮套外表面；所述鋼箍套裝在絕緣膠帶外表面。

一種靜水壓力加載試驗(yàn)前的小尺寸柱狀巖樣密封方法，采用了所述的靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括如下步驟：

步驟一：在巖樣側(cè)向表面粘貼應(yīng)變片，并焊接引線；

步驟二：在柱塞壓頭側(cè)向表面包覆套裝上橡皮膜；

步驟三：將自黏帶纏繞包覆在橡皮膜外表面；

步驟四：將包覆了橡皮膜和自黏帶的柱塞壓頭放置到巖樣的上下兩端；

步驟五：將熱縮套套裝在柱塞壓頭和巖樣外側(cè)，同時(shí)將應(yīng)變片的引線從熱縮套與自黏帶之間引出；

步驟六：利用熱縮槍對熱縮套進(jìn)行加熱，使熱縮套收縮，直到包覆了橡皮膜和自黏帶的柱塞壓頭以及巖樣被熱縮套包裹密封；

步驟七：在柱塞壓頭所在位置處的熱縮套外表面纏繞包覆上絕緣膠帶；

步驟八：將鋼箍套裝在絕緣膠帶外表面，然后擰緊鋼箍，完成巖樣的密封。

在粘貼應(yīng)變片之前，需要對巖樣的外表面進(jìn)行打磨，且需使用2500目以上的砂紙以單方向呈45度角對巖樣外表面進(jìn)行打磨，以保證應(yīng)變片在巖樣表面的粘貼平整度。

在包覆套裝橡皮膜之前，需要對柱塞壓頭側(cè)向表面進(jìn)行擦拭清洗，且擦拭清洗劑選用酒精，通過擦拭清洗柱塞壓頭側(cè)向表面來提高橡皮膜與柱塞壓頭的密封度。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效克服了傳統(tǒng)采用密封膠套密封巖樣時(shí)密封不嚴(yán)的弊端，有效提高了巖樣密封性，使試驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置立體圖；

圖2為本發(fā)明的一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置正向剖視圖；

圖3為圖2中I部放大圖；

圖中，1—柱塞壓頭，2—橡皮膜，3—自黏帶，4—熱縮套，5—絕緣膠帶，6—鋼箍，7—巖樣。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1～3所示，一種靜水壓力加載試驗(yàn)用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括柱塞壓頭1、橡皮膜2、自黏帶3、熱縮套4、絕緣膠帶5及鋼箍6；所述柱塞壓頭1數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)柱塞壓頭1分別安裝在巖樣7的上端和下端；所述橡皮膜2包覆在柱塞壓頭1側(cè)向表面；所述自黏帶3纏繞包覆在橡皮膜2外表面；所述熱縮套4包覆在自黏帶3及巖樣7側(cè)向表面；所述絕緣膠帶5纏繞包覆在柱塞壓頭1所在位置處的熱縮套4外表面；所述鋼箍6套裝在絕緣膠帶5外表面。