[實用新型]一種適用于節理或裂隙巖體的L型剪切滲流實驗裝置

有效

• 申請號: 201821029757.3
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN208607095U
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 李小春;張強;方志明
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N15/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

本實用新型公開了一種適用于節理或裂隙巖體的L型剪切滲流實驗裝置，涉及巖石力學試驗技術。本裝置是：節理試樣置于剪切模塊內，剪切模塊置于圍壓加載子系統內；徑向變形測量計夾在節理試樣的兩側；圍壓加載子系統通過管道和閥門與壓縮空氣源連接；軸向加載子系統、孔壓加載子系統、溫度控制子系統、控制測量子系統和真空子系統分別與圍壓加載子系統連接。該裝置可以完成高溫、高孔壓作用下的剪切滲流實驗，也可以測量剪切時的節理的滲透率；該裝置采用了伺服電機及精密滾珠絲杠可以實現軸向位移的高精度控制，可長時間穩定的運行；采用了水下荷載傳感器可以避免圍壓室活塞的摩擦力，提高了應力的測量精度。

技術領域

本實用新型涉及巖石力學試驗技術，尤其涉及一種適用于節理或裂隙巖體的L型剪切滲流實驗裝置。

背景技術

巖體的力學特性和水力特性很大程度上取決于巖體中的節理或裂隙的力學和水力特性，而對節理或裂隙的剪切滲流實驗是研究這些特性的重要手段。然而，目前現有的剪切滲流設備無法滿足對深埋節理的力學和水力特性研究需要。因為深部巖體處于高溫、高孔隙壓的環境下，研究深埋節理的力學和水力特性需要模擬高溫、高孔隙壓的環境。當前現有的剪切滲流設備只適應于較低孔隙壓作用下的剪切滲流實驗，而且無法模擬地層的高溫環境。因此很有必要研制出一種適用于高溫、高孔隙壓作用下的剪切滲流實驗裝置。

基于現有的發明（多相流-應力耦合巖芯剪切試驗裝置及其方法：公開號CN106442172A）可以有效地解決節理或裂隙剪切過程中對高壓孔隙流體的密封；基于現有的實用新型（適用于巖石剪切的彈簧片法向變形測量計：公開號CN206710225U）可以對剪切過程節理或裂隙徑向變形進行測量。雖然這些裝置和方法可以解決流體密封問題和徑向測量問題，但不能獨立地完成節理的剪切滲流實驗，需要借助其他設備，如常規三軸實驗機。而且這些外部設備的加載控制方式并不能很好地適應該剪切模塊，且不一定能實現溫度控制。因此，我們提出了這種基于發明（CN106442172A）適用于節理或裂隙巖體的L型剪切滲流實驗裝置及其方法。該發明采用了形如“L”的剪切墊塊來對節理或裂隙巖體進行剪切，因此命名為L型剪切。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種適用于節理或裂隙巖體的L型剪切滲流實驗裝置，可以完成高溫、高孔隙壓作用下節理的剪切滲流實驗及剪切時對節理滲透率的測定實驗。

本實用新型的目的是這樣實現的：

通過圍壓加載泵和圍壓室對節理可以施加圍壓，圍壓與節理的正應力相等；孔隙計量泵可以對節理注入高壓孔隙流體；溫控系統可以加溫模擬高溫環境；軸向加載系統對節理施加剪切應力并能精確控制剪切位移或剪切應力。采用水下荷載傳感器內置于圍壓室內部可以直接測量剪切力的大小，避免了圍壓室活塞的摩擦力帶來的實驗誤差；軸向LVDT可以測量剪切位移、徑向變形傳感器可以測量節理徑向變形。

具體地說：

一、適用于節理或裂隙巖體的L型剪切滲流實驗裝置（簡稱裝置）

包括實驗對象——節理試樣；設置有6個子系統及其它組件；

6個子系統包括圍壓加載子系統、軸向加載子系統、溫度控制子系統、孔壓加載子系統、控制測量子系統和真空子系統；

其它組件包括剪切模塊、徑向變形測量計、壓縮空氣源和第1、2……8閥門；

其位置和連接關系是：

節理試樣置于剪切模塊內，剪切模塊置于圍壓加載子系統內，徑向變形測量計夾在節理試樣的兩側；

圍壓加載子系統通過管道和閥門與壓縮空氣源連接，通過施加圍壓為節理試樣施加正應力，剪切模塊實現節理試樣的剪切錯動；

軸向加載子系統、溫度控制子系統、孔壓加載子系統、控制測量子系統和真空子系統分別與圍壓加載子系統連接；