[發(fā)明專利]一種適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置及試驗方法

在審

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• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111579464A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 趙星光;范棟玨;趙志宏;劉健;陳亮;王駒
• 申請（專利權）人: 核工業(yè)北京地質研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：包括進水壓頭、巖石試樣和出水壓頭，所述巖石試樣夾持于所述進水壓頭和所述出水壓頭之間；所述巖石試樣中部含有水平貫通裂隙，所述水平貫通裂隙作為滲流各向異性研究對象，將所述巖石試樣分為上部試樣和下部試樣；所述進水壓頭設置有進水口，所述進水口通過進水通道與所述上部試樣或所述下部試樣連通；所述出水壓頭設置有出水口，所述上部試樣或所述下部試樣內在多向分別設置出水通道與所述出水口連通；各所述出水通道上均設置有密封閥門，用于控制對應出水通道的閉通；

所述試驗裝置用于使用安裝在具有滲流功能的三軸試驗機上。

2.根據(jù)權利要求1所述的適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：所述進水通道由所述巖石試樣的內部通道與所述進水壓頭的內部通道相連而成，接口處設置有密封圈。

3.根據(jù)權利要求1所述的適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：所述出水通道由所述巖石試樣的內部通道與所述出水壓頭的內部通道相連而成，接口處設置有密封圈。

4.根據(jù)權利要求1所述的適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：所述出水通道周向均勻設置有八條，各條所述出水通道垂直分布；所述出水通道一端連至所述水平貫通裂隙，另一端匯集于所述出水口。

5.根據(jù)權利要求1所述的適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：所述密封閥門包括堵頭，所述堵頭的一端徑向貫通設置通水孔，另一端設置用于控制所述堵頭進退的螺母；調節(jié)所述螺母使所述通水孔與所述出水通道完全錯開，所述出水通道關閉；調節(jié)所述螺母使所述通水孔與所述出水通道交叉重合，所述出水通道連通。

6.根據(jù)權利要求1所述的適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：所述水平貫通裂隙的外周縫隙通過硅膠層密封。

7.根據(jù)權利要求1所述的適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置，其特征在于：所述巖石試樣的外層包裹有熱縮管，所述熱縮管通過箍圈綁扎固定在進水壓頭和出水壓頭上。

8.一種基于權利要求1-7任意一項所述適用于三軸試驗機滲流各向異性試驗裝置的試驗方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、制備巖石試樣：取一個中部含水平貫通裂隙的巖石試樣進行加工，一端試樣中心打一小孔，作為滲流中心進水邊界；另一端試樣周向打一圈小孔，作為出水邊界；之后將上、下兩端試樣壓緊貼合，并用硅膠將側面的縫隙密封；

步驟二、安裝巖石試樣：將制備好的巖石試樣置于出水壓頭和進水壓頭之間，確保巖石試樣與出水壓頭之間的密封，以及進水通道和各出水通道的貫通；之后在巖石試樣外側采用熱縮管進行密封處理，并用箍圈將熱縮管固定在進水壓頭和出水壓頭；

步驟三、施加外部條件：將出水壓頭需要測量方向上的密封閥門打開，并施加一定的圍壓和軸壓，隨后對進水口和出水口施加不同的水壓分別進行滲流試驗；

步驟四、測量不同方向出水通道的流量：待滲流保持穩(wěn)定后測量對應出水通道的滲流流量；測量完成后將水壓、圍壓按順序卸載，保持軸壓恒定，在將三軸室內的油排干后通過調節(jié)密封閥門來改變滲流方向；隨后保持軸壓恒定，再將三軸室進行密封，施加一定的圍壓和水壓進行流量測定，如此循環(huán)，直至完成所有方向上出水通道的流量測量。

9.根據(jù)權利要求8所述的試驗方法，其特征在于：步驟三中施加的水壓不超過圍壓的二分之一，以保證水不會經過巖石試樣與熱縮管間的縫隙到達出水口。