[發明專利]一種內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置與試驗方法

在審

• 申請號: 202010612187.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111595755A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 趙延林;譚濤;常樂
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N3/08
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

本發明公開了一種內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置，包括試件系統、軸向加載系統、圍壓加載系統、水壓加載系統和控制器，軸向加載系統包括加載軸、軸力傳感器、殼體、三軸腔、承壓板和底座，殼體底部通過承壓板安裝在底座上，殼體內形成三軸腔，三軸腔內充有水，試件系統位于三軸腔內底部中間，試件系統頂部設有加載軸，加載軸上設有軸力傳感器，軸力傳感器的信號輸出端與控制器相連，圍壓加載系統與三軸腔連接，用于對試件系統加載圍壓；水壓加載系統與三軸腔連接，用于對試件系統加載水壓。本發明在巖石試件內外都包裹有帶孔的橡膠管，能夠很好的保證水的自行運動，達到自然狀態下的水壓差，甚至達到內外水壓平衡，具有安全可靠，效果良好的特點。

技術領域

本發明涉及工程地質技術領域，特別涉及一種內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置與試驗方法。

背景技術

立井施工水患是影響施工進度、質量的最主要因素。立井施工中根據不同巖性、不同涌水量、不同巖層裂隙分布采用不同的治水方式。立井強度特性始終是巖石力學研究學者研究的前沿與熱門課題，通常采用三軸壓縮的方式，測量巖石的強度，其試件外部包裹著一層不透水的塑膠膜，其滲壓加載是水流由上試件塊中心孔進入裂隙面的中心，經裂隙面向四周流出形成輻向流，沒有考慮外部水壓的作用。但在實際情況下，立井井壁受力過程中，由于井壁巖石自身的透水性，當井內部的水壓力小于外部的水壓力時，井外的水能通過巖石的孔隙滲透進入井內，使得水壓達到一定的平衡，從而影響巖石的力學特性。因此常規的試件不能夠全面地測量巖石在三向受力狀態下的立井井壁的強度特性，在實際工程設計和計算中達不到更好的參考價值。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、測量精確的內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置，并提供一種巖石試件的滲流試驗方法。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置，包括試件系統、軸向加載系統、圍壓加載系統、水壓加載系統和控制器，所述軸向加載系統包括加載軸、軸力傳感器、殼體、三軸腔、承壓板和底座，殼體底部通過承壓板安裝在底座上，殼體內形成三軸腔，所述三軸腔內充有水，所述試件系統位于三軸腔內底部中間，試件系統頂部設有加載軸，加載軸上設有軸力傳感器，軸力傳感器的信號輸出端與控制器相連，所述圍壓加載系統與三軸腔連接，用于對試件系統加載圍壓；所述水壓加載系統與三軸腔連接，用于對試件系統加載水壓。

上述內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置，所述試件系統包括上墊板、下墊板、上螺絲、下螺絲、上帶孔壓盤、下帶孔壓盤、巖石試件，巖石試件中間開設豎向孔道，巖石試件下端通過下螺絲固定在下墊板上，下墊板安裝在下帶孔壓盤上，下帶孔壓盤安裝在下剛性壓盤上，下剛性壓盤安裝在承壓板中間的墊塊上，所述巖石試件四周包裹外橡膠管，巖石試件內孔道的孔壁包裹內橡膠管，外橡膠管和膠管Ⅱ上均打有若干孔洞，巖石試件上端通過上螺絲固定在上墊板上，上墊板上端與上帶孔壓盤連接，上帶孔壓盤上端與上剛性壓盤連接，上剛性壓盤正對軸向加載系統的加載軸。

上述內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置，所述外橡膠管中央裝有環向引伸計，外橡膠管一側設有軸向引伸計，環向引伸計、軸向引伸計的信號輸出端與控制器相連。

上述內外水壓差孔道巖石試件的滲流試驗裝置，所述圍壓加載系統包括加載水箱、伺服電機、減速器、螺旋傳動副、活塞，圍壓傳感器，所述伺服電機的控制端與控制器相連，伺服電機的輸出軸經減速器后連接螺旋傳動副，螺旋傳動副與加載水箱的活塞連接，加載水箱的出水端設有圍壓傳感器，圍壓傳感器的信號輸出端與控制器相連；加載水箱的出水口通過管道Ⅰ與三軸腔連通，管道Ⅰ上設有閥門Ⅱ。