[發明專利]巖石蠕變沖擊與微裂隙掃描實驗中的保壓裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202010510167.8
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111811943B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 黃萬朋;孫遠翔;高琳;馮帆
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/32;G01N3/02;G01N3/06;G01N23/046;G01N29/14
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 林琪超

本發明公開了一種巖石蠕變沖擊與微裂隙掃描實驗中的保壓裝置及實驗方法，涉及巖石力學實驗領域。其包括承壓機構、恒壓鎖止機構和壓力實時監測調節機構，所述的承壓機構包括圓柱體面板、上面板和下面板，恒壓鎖止機構設置有四組，分別設置在上面板和下面板的四角處，其中每組恒壓鎖止機構包括圓柱形壓桿和液壓鎖止裝置，壓力實時監測調節機構分為壓力傳感器、智能壓力控制樞紐與液壓補壓裝置三個部分，可以實現在保壓過程中的實時壓力檢測與調節。本發明可以在巖石試件的常規力學實驗過程中對其靜載壓力進行即時鎖定并穩壓，實現煤巖體試件在力學加載試驗(過程中對其他物理力學特性的實時試驗，能夠實現多場耦合下的巖石力學特性研究。

技術領域

本發明涉及巖石力學實驗領域，具體涉及一種巖石動力學實驗微裂隙探測過程中的壓力保持裝置及其實驗方法。

背景技術

巖石蠕變沖擊力學實驗是研究煤巖體在高應力蠕變狀態下受外部沖擊擾動影響時動力響應(包括變形特征、破壞機理等)的主要技術手段，為了闡明蠕變沖擊狀態下巖石的變形破壞機理，在巖石動力學實驗加載過程中需要實時探測其內部微觀裂隙的發育發展規律，此時就要將微觀裂隙探測手段如CT掃描、聲發射等與巖石蠕變沖擊實驗裝置進行組合應用。然而，目前在巖石加載過程中進行實時微觀破裂探測尚存在較大困難，在實驗裝備和方法上尚沒有很好的解決辦法。主要存在的技術問題在于：

(一)目前主要的微裂隙探測實驗設備如CT掃描儀、聲發射實驗機等均無法與巖石加載實驗設備如巖石流變擾動效應試驗儀等進行有效對接，因此無法在蠕變沖擊實驗過程中對巖石內部微裂隙進行實時掃描探測；

(二)當前巖石流變擾動效應試驗儀在一定靜載加壓條件下，進行一次擾動沖擊后，若想進行CT掃描或聲發射實驗，需要將巖石試件取下，再放到裂隙掃描裝置上，但是這就會造成試件的壓力卸載從而導致其內部微裂隙的閉合，使得實驗結果不準確，甚至得不到想要的結果。

(三)當前尚沒有能同時滿足蠕變沖擊和微裂隙掃描實驗要求的一體式設備。

綜上所述，急需研究一種能同時滿足蠕變沖擊和微裂隙掃描實驗要求的一種裝置及其實驗方法。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種巖石蠕變沖擊與微裂隙掃描實驗中的保壓裝置，其能夠保持住巖石蠕變沖擊力學實驗加載過程中的高靜載應力，對巖石試件進行恒壓轉移，讓巖石的微裂隙發育狀況可以在CT掃描和聲發射實驗中得以實時探測。

為實現上述目的，本發明所需解決的主要技術難題在于：

采用一種保壓手段讓加壓狀態下的巖石試件能夠自由轉移是解決上述問題的一個有效途徑，然而要實現在特定的巖石蠕變擾動實驗和微裂隙掃描實驗二者之間的一個平穩銜接，所需保壓裝置又要具有獨特的特點，首先巖石蠕變擾動實驗中的靜載應力水平較高，同時要施加循環的沖擊載荷影響，這就要求保壓裝置要具有較高和較穩定的恒壓能力，同時要具有實時微調節功能；同時基于兩個實驗設備的尺寸參數，該保壓裝置尺寸也要能同時和上述兩中實驗設備進行有效對接安裝。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：

一種巖石蠕變沖擊與微裂隙掃描實驗中的保壓裝置，其包括承壓機構、恒壓鎖止機構和壓力實時監測調節機構，所述的承壓機構包括圓柱體面板、上下平行設置、大小相同的上面板和下面板，當所述的保壓裝置工作時，待測巖石試件放置在所述的圓柱體面板上，所述的恒壓鎖止機構設置有四組，分別設置在所述的上面板和下面板的四角處，其中每組恒壓鎖止機構包括圓柱形壓桿和液壓鎖止裝置，所述的液壓鎖止裝置的底部位于所述的下面板上，所述的圓柱形壓桿的頂部連接所述的上面板，底部連接在所述的液壓鎖止裝置上；所述的液壓鎖止裝置包括殼體及位于所述的殼體內的壓力保持單元，所述的壓力保持單元包括液壓泵、溢流閥、油箱、進油口、出油口、液壓缸及三位四通閥，所述的三位四通閥位于所述的殼體的外表面，通過手動調節所述的三位四通閥的開關來調節所述的進油口、出油口的連接位置，所述的三位四通閥將所述的液壓鎖止裝置分為左位、中位和右位三種位態：