[實用新型]一種剪切-滲流耦合實驗裝置

有效

• 申請號: 201820509435.2
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN208076303U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 張帆;張佳俊;朱真真;陳偉;梁越;胡其志;段志波;宋桂紅
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本實用新型公開了一種剪切?滲流耦合實驗裝置，包括三軸壓力室、軸壓裝置和圍壓裝置，圍壓裝置通過圍壓高強排液管道與三軸壓力室相連，三軸壓力室頂部的壓頭和三軸壓力室的底座之間設有一對以試樣為中心對稱設置的圓形墊片，圓形墊片一面中部開有沉孔凹槽，沉孔凹槽內設有多個透水孔，在圓形墊片另一面切除一個直徑與其一樣的半圓柱，在切除的半圓空間填充橡膠，上部剪切墊片的沉孔凹槽通過孔壓高強排液管道連接孔壓裝置，下部剪切墊片的沉孔凹槽通過滲透底端排液管道連通到三軸壓力室外。本實用新型可準確測量剪切情況下試樣的滲透率以及其變化規律，大大的減少實驗測量數據的困難性，實驗方便簡單，經濟準確。

技術領域

本實用新型屬于三軸壓力試驗領域，涉及巖石的剪切、滲流耦合的技術，具體涉及一種剪切-滲流耦合實驗裝置。

背景技術

滲流是流體通過多孔介質或裂隙介質的流動。巖體的滲透性對于核廢料深部地質處置庫圍巖、深部巷道支護體、干熱巖等大型工程的安全和穩定性具有重要影響。目前巖石滲透率的測定常用到液體滲透和氣體滲透測試方法，兩種方法的原理均為經典達西定律。剪切是兩相對力將巖體切割導致破壞的現象。巖體發生剪切破壞對于房屋地基、地下埋樁等工程的穩定性和耐久性具有很大的影響。目前巖石的剪切方法常用到有Z形柱單面剪切法和等高變寬梁四點受力剪切法，其分析方法有ANSYS分析法?，F有的技術條件在這兩種單方面的實驗已經是很容易實現，但對于兩種現象耦合的巖體實驗目前在國內外是鮮有的，實驗儀器也比較缺乏。在現有的儀器設備上很難實現剪切、滲流耦合，實驗的結果也不盡人意。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現有技術中難以實現的剪切-滲流耦合且精確測量試樣力學性質及其滲透率的問題。本實用新型操作簡單、經濟方便。

在實際工程中往往是多場耦合，考慮剪切和滲流同時發生時巖樣的力學性質和滲透性的變化規律，由于巖石的致密性，在普通試驗中滲流的速率非常緩慢，但在剪切作用下產生的貫通裂隙大大加快了滲流的速率。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種剪切-滲流耦合實驗裝置，包括三軸壓力室、軸壓裝置和圍壓裝置，三軸壓力室內高點處設有排氣管道，圍壓裝置通過圍壓高強排液管道與三軸壓力室相連，所述軸壓裝置用于給三軸壓力室頂部的壓頭施加軸向壓力，圍壓裝置用于給三軸壓力室施加恒定靜壓力，其特征在于：三軸壓力室頂部的壓頭和三軸壓力室的底座之間設有一對剪切墊片，試樣置于該對剪切墊片之間，所述剪切墊片為圓形墊片，圓形墊片一面中部開有沉孔凹槽，沉孔凹槽內設有多個透水孔，在圓形墊片另一面切除一個直徑與其一樣的半圓柱，在切除的半圓空間填充橡膠至圓形墊片原始尺寸，圓形墊片填充橡膠一側與試樣接觸，且兩個圓形墊片以試樣為中心對稱設置，上部剪切墊片的沉孔凹槽通過孔壓高強排液管道連接孔壓裝置，下部剪切墊片的沉孔凹槽通過滲透底端排液管道連通到三軸壓力室外。

作為改進，所述軸壓裝置為液壓千斤頂，所述液壓千斤頂通過軸壓高強排液管道與液壓裝置相連。

作為改進，所述孔壓裝置和圍壓裝置均為液壓裝置。

作為改進，所述液壓裝置為高壓電液伺服泵。

作為改進，所述試樣外包裹一層橡膠套，橡膠套將剪切墊片也包裹在內，包裹橡膠套的試樣外部設有環向位移計，三軸壓力室頂部的壓頭與三軸壓力室的底部之間設有高精度LVDT。

作為改進，還包括電腦控制主機，環向位移計和高精度LVDT測得數據通過電腦控制主機記錄，電腦控制主機控制軸壓裝置、圍壓裝置和孔壓裝置的壓力參數。

作為改進，所述三軸壓力室底部設有反力底座。

作為改進，所述軸壓高強排液管道、圍壓高強排液管道、孔壓高強排液管道、滲透底端排液管道和排氣管道上均設有控制閥門。