一種巖石損傷和滲透測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種巖石損傷和滲透測試裝置，包括：架體，所述架體內(nèi)設(shè)置有壓力室，壓力室的一端連接有液壓泵，液壓泵的一端連接有水浴加熱裝置，所述壓力室的另一端還連接有超聲波檢測儀；壓力室包括一中空的缸體，所述缸體內(nèi)部的上端和下端分別活動連接有傳力柱I和傳力柱II，所述傳力柱I和傳力柱II分別沿所述缸體向外延伸，傳力柱I和傳力柱II之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件的容納空間，所述傳力柱I和傳力柱II內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭I和超聲波探頭II，超聲波探頭I和超聲波探頭II與所述超聲波檢測儀相連接，所述傳力柱II的上端連接有測力傳感器，測力傳感器的頂端連接有加載頭，所述加載頭上連接有位移傳感器。
【專利說明】一種巖石損傷和滲透測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及溫度、應(yīng)力和環(huán)向滲透壓作用下的巖石損傷和滲透測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國正在大規(guī)模地進(jìn)行海底隧道以及近海富水區(qū)隧道的建設(shè)，而由于海水高壓力和腐蝕性引發(fā)隧道突、涌水等問題，在寒區(qū)地下隧道中，存在溫度對圍巖影響的問題，這些因素給工程安全帶來重大影響。對這類問題的評價與預(yù)測，需要對復(fù)雜耦合條件下巖石的滲透性和損傷特性進(jìn)行深入探索研究。從巖石溫度、應(yīng)力和滲流多場耦合和損傷相結(jié)合的角度出發(fā)，才能夠更好地從根本上解決工程中遇到的問題。
[0003]巖石損傷測量的目的在于，通過引入多層次的缺陷幾何結(jié)構(gòu)，追溯從變形、損傷直至斷裂的全過程，進(jìn)而采用宏-細(xì)-微觀相結(jié)合的描述，給出巖石強(qiáng)度的判定準(zhǔn)則以及進(jìn)行微裂紋、孔洞擴(kuò)展、貫通、破壞全過程的研究。巖石損傷定量化的測定方法主要有:CT掃描測試、電測法、激光散斑法、切片觀察等。比較常用的無損測試方法有超聲波探測、電測法和激光散斑法，其中超聲波被廣泛應(yīng)用于損傷的測試。巖石超聲波速能綜合反映巖石內(nèi)部損傷程度，運用巖石的超聲波定義的損傷變量完全可以表述巖石微裂紋的宏觀力學(xué)效果，建立材料力學(xué)宏觀現(xiàn)象與微觀機(jī)理之間的橋梁。
[0004]研究巖石多場耦合作用下滲透性、損傷特性具有重要的實際意義。對于這種復(fù)雜耦合作用下的研究，離不開試驗設(shè)備的創(chuàng)新和研究。目前，關(guān)于耦合條件下的試驗設(shè)備已有不少，但是沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、測試性能良莠不齊，很少部分的試驗設(shè)備能夠供人們普遍使用，大多研制也只是停留在特定問題的研究。了解已有公開介紹的試驗設(shè)備，涉及溫度、應(yīng)力、環(huán)向到環(huán)向滲流作用，并且能夠?qū)崟r測量巖石損傷的試驗裝置還沒有見到公開報道。
實用新型內(nèi)容
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型公開了一種巖石損傷和滲透測試裝置，包括:包括:架體，所述架體內(nèi)設(shè)置有壓力室，所述壓力室的一端連接有液壓泵，所述液壓泵的一端連接有水浴加熱裝置，所述壓力室的另一端還連接有超聲波檢測儀；
[0006]所述壓力室包括一中空的缸體，所述缸體內(nèi)部的上端和下端分別活動連接有傳力柱I和傳力柱II，所述傳力柱I和傳力柱II分別沿所述缸體向外延伸,所述傳力柱I和傳力柱II之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件的容納空間，所述傳力柱I和傳力柱II內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭I和超聲波探頭II，所述超聲波探頭I和超聲波探頭II與所述超聲波檢測儀相連接，所述傳力柱II的上端連接有測力傳感器，所述測力傳感器的頂端連接有加載頭，所述加載頭上連接有位移傳感器。
[0007]所述架體上固定連接有底座，所述底座與傳力柱I固定連接，所述加載頭的頂端設(shè)置有油壓千斤頂，所述油壓千斤頂與所述架體相連接。
[0008]所述缸體的底部和頂端分別設(shè)置有與所述缸體形狀相配合的蓋體I和蓋體II。
[0009]所述缸體具有進(jìn)液口和出液口，所述缸體通過進(jìn)液口與所述液壓泵相連接，所述出液口通過液體輸出管路連接有流量計。
[0010]所述傳力柱I與缸體之間設(shè)置有密封圈I和密封圈II，所述密封圈I設(shè)置在出液口的下方，所述密封圈II設(shè)置在出液口的上方，所述傳力柱II與缸體之間設(shè)置有密封圈III。
[0011]所述壓力室還包括密封墊片I和密封墊片II，放置中空裂隙巖石試件時，所述密封墊片I設(shè)置于中空裂隙巖石試件的下方，所述密封墊片II設(shè)置于空裂隙巖石試件的下方。
[0012]所述進(jìn)液口與所述液壓泵之間設(shè)置有截止閥和壓力表。
[0013]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型提供的巖石損傷和滲透測試裝置，可以實時測試軸向超聲波波速、特殊裂隙巖石環(huán)向滲流的測試以及溫度對滲透特性影響的研究，為了確保中空裂隙巖石試件與傳力柱I和傳力柱II接觸部分、以及壓力室液體的密封性，該裝置設(shè)置了密封圈和密封墊片對壓力室進(jìn)行密封保護(hù)。滲流液體溫度的控制采用一套智能水浴加熱裝置，該加熱裝置具有先進(jìn)的內(nèi)、外循環(huán)葉輪攪拌系統(tǒng)，使恒溫水槽內(nèi)部溫度場均勻恒定，大大提高了控溫精度和溫度場均勻度。該巖石損傷和滲透測試裝置結(jié)構(gòu)相對簡單，具有普遍適用性和精確性的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實用新型的壓力室與中空裂隙巖石試件配合使用的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實用新型的中空裂隙巖石試件放大后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本實用新型的壓力室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為本實用新型缸體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:L壓力室；2.底座；3.油壓千斤頂；4.加載頭；5.測力傳感器；6.超聲波檢測儀；7.水浴加熱裝置；8.液壓泵；9.架體；10.缸體；11.傳力柱I ;12-1.超聲波探頭I ;12-2.超聲波探頭II ；13-1.蓋體I ；13-2.蓋體II ;14_1.密封圈I ;14_2.密封圈II ;14_3.密封圈III ；15-1.密封墊片I ;15-2.密封墊片II ；16.出液口 ；17.進(jìn)液口 ；18.液體輸出管路；19.位移傳感器；20.傳力柱II ；21.截止閥；22.壓力表；23.流量計；24.孔；26.中空裂隙巖石試件；27.容納空間。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述:
[0022]如圖1所示的巖石損傷和滲透測試裝置，具有架體9，在該架體9的內(nèi)部設(shè)置有壓力室1，壓力室I的一端連接有液壓泵8，液壓泵8的一端連接有水浴加熱裝置7，所述壓力室I的另一端還連接有超聲波檢測儀6。所述液壓泵8為中空裂隙巖石試件26提供滲透壓。滲透液體可以通過水浴溫控加熱裝置7進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
[0023]如圖1、圖2和圖3所示，壓力室I包括一中空的缸體10，缸體10內(nèi)部的上端和下端分別活動連接有傳力柱Ill和傳力柱1120，傳力柱Ill和傳力柱1120分別沿所述缸體10向外延伸,所述傳力柱Ill和傳力柱1120之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件26的容納空間27，所述傳力柱Ill和傳力柱1120內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭112-1和超聲波探頭1112-2，所述超聲波探頭112-1和超聲波探頭II12-2與所述超聲波檢測儀6相連接。所述傳力柱1120的上端固定連接有測力傳感器5，所述測力傳感器5的頂端固定連接有加載頭4，加載頭4上連接有位移傳感器19。
[0024]進(jìn)一步的，在架體9上固定連接有底座2，底座2與傳力柱111固定連接，所述加載頭4的頂端設(shè)置有油壓千斤頂3，油壓千斤頂3與所述架體9相連接。油壓千斤頂3與架體9通過螺栓緊固。
[0025]進(jìn)一步的，如圖2所示，在缸體10的底部和頂端分別設(shè)置有與所述缸體10形狀相配合的蓋體113-1和蓋體1113-2，利用蓋體113-1和蓋體II13-2將缸體10蓋緊，保證壓力室I的密封狀態(tài)。
[0026]進(jìn)一步的，缸體10具有進(jìn)液口 17和出液口 16，所述缸體10通過進(jìn)液口 17與所述液壓泵8相連接，所述出液口 16通過液體輸出管路18連接有流量計23。
[0027]為了進(jìn)一步密封，如圖4所示，在出液口 16的下方、缸體10與傳力柱Ill之間設(shè)置有密封圈114-1，在出液口 16的上方、缸體10與傳力柱Ill之間設(shè)置密封圈1114-2，實現(xiàn)雙層密封的效果。并且在缸體10與傳力柱1120之間設(shè)置有密封圈11114-3。使壓力室I被進(jìn)一步密封。
[0028]進(jìn)一步的，如圖4和圖5所示，壓力室I還包括密封墊片115-1和密封墊片1115-2，放置中空裂隙巖石試件26時,密封墊片115-1設(shè)置于中空裂隙巖石試件26的下方,密封墊片II15-2設(shè)置于空裂隙巖石試件26的下方。使中空裂隙巖石試件26被密封設(shè)置在缸體10內(nèi)。
[0029]進(jìn)一步的，進(jìn)液口 17與所述液壓泵8之間設(shè)置有截止閥21和壓力表22。
[0030]進(jìn)一步的，液體輸出管路18連接有流量計23。
[0031]實施例:本裝置的使用步驟如下:1.將巖石加工成實驗所需要的形狀，即本裝置采用中空裂隙巖石試件26進(jìn)行試驗，將該巖石制作成不同形式的特殊裂隙組合。
[0032]2.將中空裂隙巖石試件26裝載在缸體10內(nèi)，將傳力柱Ill與缸體10連接，在傳力柱Ill上設(shè)置有與出液口 16相配合使用的孔24，注意在安裝時將孔24與出液口 16相連通，以確保滲流液體的流出。在傳力柱Ill上端安裝上密封墊片115-1，該密封墊片115-1的形狀與中空裂隙巖石試件26和缸體10的形狀相配合,然后將中空裂隙巖石試件26放在缸體10內(nèi)，在中空裂隙巖石試件26的上方再放置密封墊片II15-2,再將傳力柱1120與缸體10相連接，傳力柱1120的上端連接有測力傳感器5，測力傳感器5再與加載頭4連接，再將加載頭4上連接位移傳感器19，將中空裂隙巖石試件26安裝完畢后，在出液口 16的上下、缸體10與傳力柱Ill之間安裝有密封圈114-1，在出液口 16的上方、缸體10與傳力柱Ill之間安裝有密封圈1114-2，在缸體10與傳力柱1120之間安裝有密封圈11114-3，同時利用蓋體113-1和蓋體II13-2將缸體10的底端和頂端密封蓋緊，保證中空裂隙巖石試件26在缸體10內(nèi)被完全密封。[0033]3.將傳力柱111和傳力柱1120內(nèi)的超聲波探頭112-1和超聲波探頭II12-2與超聲波檢測儀6連接，將壓力室I的進(jìn)液口 17與液壓泵8相連接，將液壓泵8與水浴加熱裝置7相連接，并且在進(jìn)液口 17與液壓泵8之間連接上有截止閥21和壓力表22。將水浴加熱裝置7內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)到實驗所需要的溫度。
[0034]4.打開油壓千斤頂3，對中空裂隙巖石試件26施加軸力，直到測力傳感器5顯示數(shù)值時停止。一是為了中空裂隙巖石試件26斷面的擠壓密封，二是為了超聲設(shè)備的調(diào)試。然后打開液壓泵8，在滲流的條件下，測試波速時間初始值。
[0035]5.施加滲透壓:上述密封后打開液壓泵8，施加滲透壓，同時測定在滲透壓作用下的波速傳播時間；施加軸向壓力:調(diào)整油壓千斤頂3，對中空裂隙巖石試件26進(jìn)行加載，試驗記錄結(jié)果:試驗中同步記錄波速、軸向應(yīng)變、荷載大小以及不同溫度下液體的滲流量。
[0036]本實用新型公開的巖石損傷和滲透測試裝置可以進(jìn)行不同應(yīng)力水平、滲流液體的不同溫度、環(huán)向滲透壓作用下的巖石損傷和滲透性相關(guān)試驗，采用環(huán)向滲流壓力室I的特殊結(jié)構(gòu)與不同中空裂隙巖石試件26相結(jié)合，采用水浴加熱裝置7對滲流液體進(jìn)行溫度控制，在測定滲透率的同時，可以測定巖石試件的軸向超聲波速，以此研究材料的損傷特性。
[0037]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征在于:包括:架體(9)，所述架體(9)內(nèi)設(shè)置有壓力室(I)，所述壓力室(I)的一端連接有液壓泵(8 )，所述液壓泵(8 )的一端連接有水浴加熱裝置(7)，所述壓力室(I)的另一端還連接有超聲波檢測儀(6)； 所述壓力室(I)包括一中空的缸體(10)，所述缸體(10)內(nèi)部的上端和下端分別活動連接有傳力柱I (11)和傳力柱II (20)，所述傳力柱I (11)和傳力柱II (20)分別沿所述缸體(10)向外延伸,所述傳力柱I (11)和傳力柱II (20)之間設(shè)置有放置中空裂隙巖石試件(26)的容納空間(27)，所述傳力柱I (11)和傳力柱II (20)內(nèi)分別設(shè)置有超聲波探頭I(12-1)和超聲波探頭II (12-2)，所述超聲波探頭I (12-1)和超聲波探頭II (12_2)與所述超聲波檢測儀(6)相連接，所述傳力柱II (20)的上端連接有測力傳感器(5)，所述測力傳感器(5 )的頂端連接有加載頭(4 )，所述加載頭(4 )上連接有位移傳感器(19 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征還在于:所述架體(9)上固定連接有底座(2)，所述底座(2)與傳力柱I (11)固定連接，所述加載頭(4)的頂端設(shè)置有油壓千斤頂(3 )，所述油壓千斤頂(3 )與所述架體(9 )相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征還在于:所述缸體(10)的底部和頂端分別設(shè)置有與所述缸體(10)形狀相配合的蓋體I (13-1)和蓋體II(13-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征還在于:所述缸體(10)具有進(jìn)液口(17)和出液口( 16)，所述缸體(10)通過進(jìn)液口( 17)與所述液壓泵(8)相連接，所述出液口( 16 )通過液體輸出管路(18 )連接有流量計(23 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征還在于:所述傳力柱I(11)與缸體(10)之間設(shè)置有密封圈I(14-1)和密封圈II (14-2)，所述密封圈I (14_1)設(shè)置在出液口(16)的下方，所述密封圈II (14-2)設(shè)置在出液口(16)的上方，所述傳力柱II(20)與缸體(10)之間設(shè)置有密封圈III (14-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征還在于:所述壓力室(I)還包括密封墊片I (15-1)和密封墊片II (15-2)，放置中空裂隙巖石試件(26)時，所述密封墊片I (15-1)設(shè)置于中空裂隙巖石試件(26)的下方,所述密封墊片II (15-2)設(shè)置于空裂隙巖石試件(26)的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種巖石損傷和滲透測試裝置，其特征還在于:所述進(jìn)液口(17 )與所述液壓泵(8 )之間設(shè)置有截止閥(21)和壓力表(22 )。
【文檔編號】G01N15/08GK203502388SQ201320617362
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】王軍祥, 姜諳男 申請人:大連海事大學(xué)