[實用新型]一種模擬深地環境的巖石力學實驗系統

有效

• 申請號: 201720533396.5
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN206725361U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 劉建鋒;向高;吳池
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司51202
• 代理人: 呂建平

技術領域

本實用新型涉及地質環境研究中的巖石試件力學實驗領域，具體涉及一種模擬深地環境的巖石力學實驗系統。

背景技術

深層地下巖體處于高溫溫度場、高壓滲流場、高地應力場的環境之中，有時還會受到化學物質存在的影響，如注入深層地下的二氧化碳，即深層地下巖體是處于熱、力、水、氣、化等多種場環境作用的環境之中。實現同時模擬深層地下高溫溫度場、高壓滲流場、高地應力場、化學物質存在等環境條件的力學實驗系統，是開展反映深層巖體真實環境條件下巖石力學行為研究的必備條件。

深層地質環境條件，深向地下越深，溫度和地應力也會越大。當深度達到7000m時，按豎向自重應力估算的水平方向地應力可以達到200MPa以上，溫度可以達到200℃以上。目前模擬深地環境的巖石力學實驗，隨著模擬的深層溫度和水平向地應力越高，作為主要試驗設備的三軸壓力室的尺寸越大、越笨重。當三軸應力下的圍壓壓力達200MPa、溫度達200℃時，所采用自平衡三軸壓力室(簡稱三軸室)，三軸室腔體的直徑約0.7米、高度約1.4米、重量約2噸。三軸室中作為軸向加載作動器的活塞位于三軸室正中心的上部，沿三軸室的中心軸線在三軸室內伸縮運動，活塞桿穿透三軸室腔體頂端。測量試件變形的軸向位移變形傳感器的導桿，沿三軸室中心軸線穿過作為軸向加載作動器的活塞和三軸室腔體頂端，其長度為70厘米。將試件安裝于三軸室內或從三軸室內取走，需首先將該導桿從三軸室頂部取出，然后將室腔體安裝在試驗臺座上的全部固定螺栓拆除，再將三軸室的室腔體向上提升0.8米移動到一側后慢慢落下放置到地面上。由于室腔體頂端僅有兩個可供連接提升的小螺栓孔，且室腔體尺寸大、重量重，提升時需先用提升軟帶穿在兩個螺栓孔內，然后掛在手動升降葫蘆的掛鉤上，手動葫蘆設置在底部帶有滾輪的門架結構支架的橫梁上，再由試驗人員用手拉動升降葫蘆鏈條提升室腔體。待室腔體提升到預定高度后，將門架推離三軸室底座，然后再將室腔體下落放置在地面上。將待測試件安裝在三軸室試驗臺座上之后，提升室腔體到預定高度，然后再將吊有室腔體的門架推到安裝好試件的三軸室試驗臺座正上方，用手拉動升降葫蘆的鏈條下放室腔體到三軸室試驗臺座的預定部位。

現有技術的試驗系統，在巖石試件安置在三軸室內與從三軸室內取走的操作過程，不但操作需要多人才能完成實驗，過程環節多，還存在很多的隱患。首先，三軸室腔體尺寸大、重量重，提升和下放過程至少需4個人才能勉強勝任。為確保腔室體提升和下放過程中平穩，需要幾個操作人員用手施力保持腔室體平衡，若腔室體在提升中出現擺動，不僅操作人員無法保證平衡，還會對旁邊用手施加推力保持腔室體平衡的人員造成一定的危險；第二，提升過程中，由于腔室體通過軟帶掛在吊鉤上，起吊時不能保證壓力室腔體的重心方向與三軸室的中心軸線重合，在起吊和下放腔室體的過程中，稍不注意會導致將三軸室內安裝的試件撞壞，甚至將加載壓頭撞落，還可能由此造成對操作人員的傷害；第三，因腔室體重量大，起吊下放過程中的腔室體重心方向與壓力室軸線不重合，導致下放過程中極易將試驗臺座上的耐高溫、高壓的密封圈損壞，導致無法進行試驗；第四，因采用手動葫蘆升降，在升降中易出現鏈條被卡住，腔室體懸在半空，修復手動葫蘆正常升降麻煩，修復過程操作不慎，不僅會導致整個試驗系統被損壞，還可能導致嚴重的人身傷害；第五，腔室體提升到預定高度從底座上方移走，或從試驗機旁移動到安裝好待測試件的壓力室底座上方的過程中，推動門架移動時懸吊在半空的腔室體易擺動，會給試驗人員造成不安全的心理影響；第六，實驗室面積相對較小，將三軸室腔室體從試驗機三軸室底座上卸下放置在實驗室地面上，在進行試驗前的其他準備工作時，極為不便。

發明內容

本實用新型針對已有巖石力學實驗系統的不足，提供一種能模擬深地環境的巖石力學實驗系統，以解決現有技術巖石力學實驗系統在試驗過程中其室腔體安裝拆卸困難且存在很大的安全隱患等問題。