[發(fā)明專利]一種多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210981355.8
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115615833A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李猛;張吉雄;張琪;彭毅凡;周楠;馬丹;黃鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02;G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發(fā)明提供一種多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試系統(tǒng)及方法，多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試系統(tǒng)主要包括模型系統(tǒng)，軸向加載系統(tǒng)，孔隙水、氣定量注入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)。多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試方法包括：通過構(gòu)建的實驗系統(tǒng)實現(xiàn)全密閉應(yīng)力場、滲流場、酸堿場和溫度場的構(gòu)建，并通過計量監(jiān)測系統(tǒng)對相關(guān)物理化學性質(zhì)進行實時監(jiān)測。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以靈活構(gòu)建多場耦合環(huán)境，更為準確的模擬固廢基充填材料在實際礦井情況下的承載性能，為固廢基充填材料的應(yīng)用提供實驗數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多場耦合實驗測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近些年來，井下固廢規(guī)模化處理技術(shù)不斷發(fā)展，固廢基材料井下充填已經(jīng)成為我國礦井處理礦井固廢的常用方法之一。然而井下條件復雜多變，固廢基充填材料充填至進行后，將受應(yīng)力場、滲流場、溫度場、酸堿度等多重因素影響，其在多場耦合作用下承載特性的難以在井下進行直觀有效觀測。同時目前的固廢基充填材料實驗設(shè)備無法有效構(gòu)建多場耦合的力學實驗環(huán)境，亟需研發(fā)可以測試多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載壓縮性能的一種新型的實驗系統(tǒng)及其配套的試驗方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試系統(tǒng)及其配套測試方法，靈活構(gòu)建多場耦合環(huán)境，更為準確的模擬固廢基充填材料在實際礦井情況下的承載性能，為固廢基充填材料的應(yīng)用提供實驗數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的第一個目的是，提供一種多場耦合環(huán)境下固廢基充填材料承載性能測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括孔隙水、氣定量注入系統(tǒng)，軸向加載系統(tǒng)，模型系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)，其中，

所述模型系統(tǒng)包括試樣、柔性加熱套、模型筒體、軸向加載桿、溫度傳感器、壓力傳感器，所述模型筒體的外周具有所述柔性加熱套，其中，所述柔性加熱套內(nèi)置電阻絲加熱裝置，用于向位于所述模型筒體內(nèi)放置的所述試樣進行恒溫加熱；所述溫度傳感器、壓力傳感器位于模型筒體兩側(cè)，用于監(jiān)測所述試樣的溫度和壓力；所述模型筒體的上下兩端均軸向連接有所述軸向加載桿，上下兩端的所述軸向加載桿上分別設(shè)有滲流出口和滲流入口；

所述孔隙水、氣定量注入系統(tǒng)與所述模型系統(tǒng)的滲流入口連接，包括氣體注入部分和液體注入部分，用于向所述模型系統(tǒng)注入氣體和液體；

所述軸向加載系統(tǒng)與所述模型系統(tǒng)的軸向加載桿軸向連接，用于向試樣提供軸向應(yīng)力；

所述數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)與所述孔隙水、氣定量注入系統(tǒng)，軸向加載系統(tǒng)，模型系統(tǒng)獨立地信號連接，用于控制所述孔隙水、氣定量注入系統(tǒng)向所述模型系統(tǒng)注入的氣體和液體的輸入?yún)?shù)，及用于控制軸向加載系統(tǒng)向試樣提供的軸向應(yīng)力，及用于收集并處理來自所述模型系統(tǒng)中的監(jiān)測信號，所述監(jiān)測信號包括所述溫度傳感器、壓力傳感器監(jiān)測的溫度和壓力。

可選的，在本發(fā)明的一種實施方式中，所述孔隙水、氣定量注入系統(tǒng)向所述模型系統(tǒng)注入的氣體和液體的輸入?yún)?shù)包括氣體的流量、壓力和類型，液體的流量、壓力、類型和酸堿度。

可選的，在本發(fā)明的一種實施方式中，所述氣體注入部分通過靜壓空壓機和氣體增壓泵將存儲在氣瓶中的氣體增壓并輸入模型系統(tǒng)。

可選的，在本發(fā)明的一種實施方式中，在途中設(shè)置氣體儲罐作為儲氣和緩沖。

可選的，在本發(fā)明的一種實施方式中，所述液體注入部分通過恒速恒壓泵將水箱內(nèi)部的液體增壓輸入模型系統(tǒng)。

可選的，在本發(fā)明的一種實施方式中，所述試樣為碎石壓制成型后底部為Φ100，高度不高于200mm的圓柱體樣品。

可選的，在本發(fā)明的一種實施方式中，所述軸向加載系統(tǒng)包括伺服試驗機。