本發明專利技術公開了一種測試環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，具有：位于實驗裝置上方，提供實驗壓力的穩壓機構，位于穩壓機構下方，傳遞壓力的加載頭，位于加載頭下方，提供液體圍壓和試件軸向壓力實驗環境的圍壓室，該圍壓室具有豎直設置的環形圍壓室側壁，圍壓室側壁的上方和下方分別設有密封上蓋和密封下蓋，所述密封上蓋和密封下蓋分別具有一通孔，所述的兩通孔同軸；所述圍壓室側壁開有至少一個溶液流孔；位于圍壓室下方的傳力柱；該傳力柱的內部具有管路I。各試件置于有一定壓力的腐蝕性溶液之中，溶液壓力既提供圍壓也提供進水的水頭，試件兩端通過加載裝置和儲氣罐穩壓裝置提供蠕變測試的長期荷載。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種巖石試件滲流試驗裝置，尤其涉及一種MHC耦合的環向裂隙巖石試件滲流試驗裝置。涉及專利分類號GOl測量；測試GOlN借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料G01N15/00測試顆粒的特性；測試多孔材料的滲透性，孔隙體積或者孔隙表面積G01N15/08測試多孔材料的滲透性，孔隙體積或孔隙表面積。
技術介紹
巖體是富含裂隙的復雜介質，又處于復雜的地應力和地下水環境作用下，受到應力以及水的物理和化學的復雜作用，對于巖體的力學行為和穩定性造成很大的影響。首先是滲流-應力耦合的問題，例如著名的Tekon大壩的潰壩事件，就是典型的巖體滲流破壞問題，自從該事件發生，人們對于裂隙巖體的滲流問題日益重視。其次是化學腐蝕對于巖體的影響，化學腐蝕造成巖石介質細觀結構和裂隙變化，從而造成力學性質和力學、水力參數(例如滲透系數)的變化，該方面的問題已經成為核廢料存儲、石油開采領域的關鍵科學熱點問題。再次是上述滲流-應力-化學多場耦合過程的時間效應，上述過程引起的長期變形的問題，即巖石的流變效應問題，也成為領域研究的熱點。上述的巖體處于復雜的應力和環境的演化過程本質上是諸多因素綜合在一起的M-H-C多場耦合的過程，既是當今世界學科領域的前沿熱點，也是日益增多的巖石力學工程需要迫切解決的問題。巖石的M-H-C耦合的研究在國際上日益受到重視，相關的試驗設備也在不斷地研制和應用。但是綜觀已有的室內試驗設備，對于巖體裂隙的滲流測試還存在一定局限性，主要表現為1)大多滲流-應力-化學耦合試驗設備結構復雜，造價昂貴，這樣導致試驗成本高。2)目前的滲流-應力-化學耦合試驗一次試驗一般只能采用一個試件，由于進行復雜流變試驗時操作耗時過長(一般為幾個月、甚至幾年)，所以效率比較低。3)大多基于標準試件，進水端和出水端分別在試件的兩端，裂隙貫穿試件。而實際巖體工程的滲流條件是千差萬別的，相當復雜。以深部隧道滲流為例，滲流臨空面是弧面而不是平面。如何研制符合更加復雜應力多樣性的、更為經濟實用高效的M-H-C的多場耦合巖石試驗設備對于探索應力場-水力場-化學場耦合機制是相當必要的，而且已經成為當務之急。
技術實現思路
本專利技術針對以上問題的提出，而研制的一種環向裂隙巖石試件，具有圓柱狀的試件主體,該試件主體開有一軸向通孔,該通孔的中心與所述試件主體的中心重合；試件的側壁具有一個徑向貫通裂隙；所述通孔的孔徑為試件主體外徑的五分之一。—種測試環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，具有位于實驗裝置上方，提供實驗壓力的穩壓機構，位于穩壓機構下方，傳遞壓力的加載頭，位于加載頭下方,提供液體圍壓和試件軸向壓力實驗環境的圍壓室,該圍壓室具有豎直設置的環形圍壓室側壁，圍壓室側壁的上方和下方分別設有密封上蓋和密封下蓋，所述密封上蓋和密封下蓋分別具有一通孔，所述的兩通孔同軸；所述圍壓室側壁開有至少一個溶液流孔；位于圍壓室下方的傳力柱；該傳力柱的內部具有管路I ;工作使用狀態下，所述加載頭的下端穿過所述密封上蓋的通孔；所述傳力柱的上端穿過所述密封下蓋的通孔；密封上蓋、圍壓室側壁、密封下蓋、加載頭和傳力柱形成一近似封閉的空間；試件承受加載頭施加的軸向壓力固定在所述加載頭和傳力柱之間；所述試件與所述加載頭接觸的一端封閉，其內部管路通過所述傳力柱的管路I與外部的量筒連通；實驗溶液通過外部的圍壓泵加壓進入外部管路I，經所述溶液流孔進入空間，形成圍壓，透過徑向貫通裂隙進入試件內部，最終流入量筒。所述加載頭連接有感知試件軸向位移的位移傳感器。所述外部管路I設有控制實驗溶液圍壓，為圍壓室提供長期穩定圍壓的穩壓靜態伺服閥。所述環形圍壓室側壁的上端和下端分別具有向圍壓室內部延伸的內沿，所述的兩個內沿分別具有與所述密封上蓋和密封下蓋的通孔內徑尺寸一致的通孔I和通孔II ;所述加載頭與試件的結合部位于所述通孔I內，所述傳力柱與試件的結合部位于所述通孔II內；所述加載頭、試件和傳力柱與所述的通孔I和通孔II過盈配合。所述通孔I和通孔II的上底和下底加工成沉孔，在所述沉孔中固定有密封圈。位于設備外部的加載架，所述加載架具有頂板和底板；頂板的下表面與所述穩壓裝置接觸；所述底板通過裝置底座支撐所述實驗裝置。S100.將巖石加工成帶孔的圓柱形的試件，在所述試件上，加工至少一個徑向的貫通裂隙；S200.將試件放置在加載頭和傳力柱之間，將試件內部管路與傳力柱內部管路I連通；S300.打開所述圍壓泵，對試件施加圍壓液體壓力；S400.打開加載頭，對試件進行軸向加載；通過力傳感器控制荷載，根據時間效應要求，保持荷載一定的時間，通過所述穩壓裝置在該時間段內保持恒定荷載；S500.按照固定間隔時間記錄滲入試件內部液體的流量、記錄位移傳感器的記錄的試件的位移；直到達到實驗要求時間。S600.實驗結束。還具有步驟S550.判斷實驗是否結束，若未結束，改變圍壓液壓或者改變軸壓荷載，返回步驟S300 ;若結束，進行步驟S600。所述步驟SlOO中采用直剪法加工含環向裂隙的巖石試件。由于采用了上述技術方案，本專利技術提供的測試裝置通過由液壓泵提供溶液壓力和溶液，可以靈活地調整軸向荷載和側向壓力，增強了試驗條件適應性。試件內腔與外側通過密封隔開，各試件置于有一定壓力的腐蝕性溶液之中，溶液壓力既提供圍壓也提供進水的水頭，試件兩端通過加載裝置和儲氣罐穩壓裝置提供蠕變測試的長期荷載。試件內腔通過引水管與外部相連，可以測得流量。含徑向貫通裂隙圓筒性試件更為有用的是實質上可看成隧道縮尺模型，在隧道滲流機理分析中具有明顯的優點。另外，由于本裝置簡單易行，成本比較低，可以同時采用多聯巖石試件進行試驗。附圖說明為了更清楚的說明本專利技術的實施例或現有技術的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術的側視2為本專利技術采用雙裝置并聯的側視3為本專利技術圍壓室的示意4為本專利技術圍壓室BB截面示意5為本專利技術圍壓室的AA截面示意6為本專利技術巖石試件的剖視7為本專利技術巖石試件的BB截面不意8為本專利技術巖石試件的AA截面示意9為本專利技術穩壓靜態伺服閥的示意10為本專利技術的流程11為本專利技術中圍壓與滲透系數的關系12為本專利技術孔隙水壓力與滲透系統的關系示意13為時間變形、載荷與試驗時間的關系示意圖具體實施例方式為使本專利技術的實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚完整的描述如圖6-7所不一種環向裂隙巖石試件，具有圓柱狀的試件主體3，該試件主體3開有一軸向通孔，該通孔的中心與所述試件主體3的中心重合。為了能夠保證巖石試件的側壁厚度，所述通孔的孔徑為試件主體3外間的五分之一，實驗過程中，試件主體3的外徑加工5cm，通孔的直徑為1cm。所述的徑向的貫通裂隙的形成首先使用直剪法將試件主體3分為兩段，然后將兩段試件沿截口處對齊壓緊，即完成徑向貫通裂隙的加工。為了能夠對本專利技術公開的特殊巖石試件，進行MHC耦合環境下的滲流實驗，如圖1所示一種環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，主要包括穩壓機構2、圍壓室I和外部設備。穩壓機本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種環向裂隙巖石試件，具有：圓柱狀的試件主體（3），該試件主體（3）開有一軸向通孔，該通孔的中心與所述試件主體（3）的中心重合；試件的側壁具有一個徑向貫通裂隙（31）；所述通孔的孔徑為試件主體（3）外徑的五分之一。
【技術特征摘要】
1.一種環向裂隙巖石試件，具有:圓柱狀的試件主體(3),該試件主體(3)開有一軸向通孔，該通孔的中心與所述試件主體(3)的中心重合；試件的側壁具有一個徑向貫通裂隙(31);所述通孔的孔徑為試件主體(3)外徑的五分之一。2.一種測試如權利要求1所述的環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，具有: 位于實驗裝置上方，提供實驗壓力的穩壓機構(2)， 位于穩壓機構(2)下方,傳遞壓力的加載頭(11), 位于加載頭(11)下方，提供液體圍壓和試件軸向壓力實驗環境的圍壓室(1)，該圍壓室(1)具有豎直設置的環形圍壓室側壁(13)，圍壓室側壁(13)的上方和下方分別設有密封上蓋(12)和密封下蓋(15)，所述密封上蓋(12)和密封下蓋(13)分別具有一通孔，所述的兩通孔同軸；所述圍壓室側壁(13)開有至少一個溶液流孔(17)； 位于圍壓室(1)下方的傳力柱(14);該傳力柱(14)的內部具有管路I (16); 工作使用狀態下，所述加載頭(11)的下端穿過所述密封上蓋(12)的通孔；所述傳力柱(14)的上端穿過所述密封下蓋(15)的通孔；密封上蓋(12)、圍壓室側壁(13)、密封下蓋(15)、加載頭(11)和傳力柱(14)形成一近似封閉的空間(10);試件(3)承受加載頭(11)施加的軸向壓力固定在所述加載頭(11)和傳力柱(14)之間；所述試件(3)與所述加載頭(11)接觸的一端封閉，其內部管路通過所述傳力柱(14)的管路I (16)與外部的量筒(5)連通；實驗溶液通過外部的圍壓泵(15)加壓進入外部管路I (40)，經所述溶液流孔(17)進入空間(10)，形成圍壓，透過徑向貫通裂隙(31)進入試件(3)內部，最終流入量筒(5)。3.根據權利要求2所述的一種環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，其特征還在于:所述加載頭(11)連接有感知試件(3)軸向位移的位移傳感器(18)。4.根據權利要求2所述的一種環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，其特征還在于:所述外部管路I (40)設有控制實驗溶液圍壓，為圍壓室(I)提供長期穩定圍壓的穩壓靜態伺服閥(7)。5.根據上述任意一項權利要求所述的一種環向裂隙巖石試件的MHC耦合滲流實驗裝置，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姜諳男，王軍祥，江宗斌，
申請(專利權)人：大連海事大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。