本發(fā)明屬于巖石靜水壓力加載試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置及方法。

背景技術(shù)：

通過巖石靜水壓力加載試驗可以獲得巖石的基質(zhì)壓縮系數(shù)、有效壓縮系數(shù)及裂紋孔隙度等參數(shù)，且上述參數(shù)又都是表征巖石物理力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。

靜水壓力加載，是指巖石在三軸方向上的加載應(yīng)力數(shù)值相等的情況，在靜水壓力加載過程中，為了獲取巖石的應(yīng)變規(guī)律，主要采用兩種獲取方式，第一種是通過lvdt位移傳感器進行測量，第二種是通過應(yīng)變片進行測量。

由于lvdt位移傳感器對巖樣的要求較高，小尺寸巖樣通常無法應(yīng)用lvdt位移傳感器，即使采用了lvdt位移傳感器，其也要安裝在巖樣密封膠套的外側(cè)，在加載過程中，密封膠套的變形會對試驗精度產(chǎn)生很大影響，因此從試驗精度方面考慮，小尺寸巖樣更適合使用應(yīng)變片。

目前，在巖石靜水壓力加載試驗前，首先需要密封巖樣，當(dāng)應(yīng)變片貼附在巖樣表面后，特別是應(yīng)變片數(shù)量較多時(通常為4個應(yīng)變片以及8條引線)，由于多條引線只能夾在巖樣表面與密封膠套之間引出，必然導(dǎo)致密封膠套對巖樣的密封性降低，當(dāng)在50mpa～100mpa的高壓條件下時，液壓油會通過引線處進入密封膠套，從而進入巖樣，并使巖樣的物理性質(zhì)發(fā)生改變，此時所獲取的試驗數(shù)據(jù)將是失真的，因此將失去實際應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置及方法，有效克服了傳統(tǒng)采用密封膠套密封巖樣時密封不嚴(yán)的弊端，有效提高了巖樣密封性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括柱塞壓頭、橡皮膜、自黏帶、熱縮套、絕緣膠帶及鋼箍；所述柱塞壓頭數(shù)量為兩個，兩個柱塞壓頭分別安裝在巖樣的上端和下端；所述橡皮膜包覆在柱塞壓頭側(cè)向表面；所述自黏帶纏繞包覆在橡皮膜外表面；所述熱縮套包覆在自黏帶及巖樣側(cè)向表面；所述絕緣膠帶纏繞包覆在柱塞壓頭所在位置處的熱縮套外表面；所述鋼箍套裝在絕緣膠帶外表面。

一種靜水壓力加載試驗前的小尺寸柱狀巖樣密封方法，采用了所述的靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括如下步驟：

步驟一：在巖樣側(cè)向表面粘貼應(yīng)變片，并焊接引線；

步驟二：在柱塞壓頭側(cè)向表面包覆套裝上橡皮膜；

步驟三：將自黏帶纏繞包覆在橡皮膜外表面；

步驟四：將包覆了橡皮膜和自黏帶的柱塞壓頭放置到巖樣的上下兩端；

步驟五：將熱縮套套裝在柱塞壓頭和巖樣外側(cè)，同時將應(yīng)變片的引線從熱縮套與自黏帶之間引出；

步驟六：利用熱縮槍對熱縮套進行加熱，使熱縮套收縮，直到包覆了橡皮膜和自黏帶的柱塞壓頭以及巖樣被熱縮套包裹密封；

步驟七：在柱塞壓頭所在位置處的熱縮套外表面纏繞包覆上絕緣膠帶；

步驟八：將鋼箍套裝在絕緣膠帶外表面，然后擰緊鋼箍，完成巖樣的密封。

在粘貼應(yīng)變片之前，需要對巖樣的外表面進行打磨，且需使用2500目以上的砂紙以單方向呈45度角對巖樣外表面進行打磨，以保證應(yīng)變片在巖樣表面的粘貼平整度。

在包覆套裝橡皮膜之前，需要對柱塞壓頭側(cè)向表面進行擦拭清洗，且擦拭清洗劑選用酒精，通過擦拭清洗柱塞壓頭側(cè)向表面來提高橡皮膜與柱塞壓頭的密封度。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效克服了傳統(tǒng)采用密封膠套密封巖樣時密封不嚴(yán)的弊端，有效提高了巖樣密封性，使試驗中獲取的數(shù)據(jù)更加真實可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置立體圖；

圖2為本發(fā)明的一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置正向剖視圖；

圖3為圖2中i部放大圖；

圖中，1—柱塞壓頭，2—橡皮膜，3—自黏帶，4—熱縮套，5—絕緣膠帶，6—鋼箍，7—巖樣。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明。

如圖1～3所示，一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括柱塞壓頭1、橡皮膜2、自黏帶3、熱縮套4、絕緣膠帶5及鋼箍6；所述柱塞壓頭1數(shù)量為兩個，兩個柱塞壓頭1分別安裝在巖樣7的上端和下端；所述橡皮膜2包覆在柱塞壓頭1側(cè)向表面；所述自黏帶3纏繞包覆在橡皮膜2外表面；所述熱縮套4包覆在自黏帶3及巖樣7側(cè)向表面；所述絕緣膠帶5纏繞包覆在柱塞壓頭1所在位置處的熱縮套4外表面；所述鋼箍6套裝在絕緣膠帶5外表面。

本實施例中，巖樣7的軸向長度為50mm，巖樣7的直徑為25mm；柱塞壓頭1為不銹鋼材質(zhì)，柱塞壓頭1的軸線長度為25mm，柱塞壓頭1的直徑為25mm；橡皮膜2選用高彈乳膠膜，厚度為0.25mm～0.3mm為宜，橡皮膜2的寬度為25mm；自黏帶3的寬度為25mm；熱縮套4選用厚度大于1mm的型號，熱縮套4的長度為110mm；絕緣膠帶5的寬度為20mm。

一種靜水壓力加載試驗前的小尺寸柱狀巖樣密封方法，采用了所述的靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置，包括如下步驟：

步驟一：在巖樣7側(cè)向表面粘貼應(yīng)變片，并焊接引線，本實施例中，引線選用0.25mm的kynar電子線，引線不可太粗，會影響密封效果；在粘貼應(yīng)變片之前，需要對巖樣7的外表面進行打磨，且需使用2500目以上的砂紙以單方向呈45度角對巖樣7外表面進行打磨，以保證應(yīng)變片在巖樣7表面的粘貼平整度；

步驟二：在柱塞壓頭1側(cè)向表面包覆套裝上橡皮膜2；在包覆套裝橡皮膜2之前，需要對柱塞壓頭1側(cè)向表面進行擦拭清洗，且擦拭清洗劑選用酒精，通過擦拭清洗柱塞壓頭1側(cè)向表面來提高橡皮膜2與柱塞壓頭1的密封度；

步驟三：將自黏帶3纏繞包覆在橡皮膜2外表面，自黏帶3纏繞3層即可；

步驟四：將包覆了橡皮膜2和自黏帶3的柱塞壓頭1放置到巖樣7的上下兩端；

步驟五：將熱縮套4套裝在柱塞壓頭1和巖樣7外側(cè)，同時將應(yīng)變片的引線從熱縮套4與自黏帶3之間引出；

步驟六：利用熱縮槍對熱縮套4進行加熱，使熱縮套4收縮，直到包覆了橡皮膜2和自黏帶3的柱塞壓頭1以及巖樣7被熱縮套4包裹密封；

步驟七：在柱塞壓頭1所在位置處的熱縮套4外表面纏繞包覆上絕緣膠帶5，絕緣膠帶5纏繞5層即可，以保證鋼箍6能夠順利套裝；

步驟八：將鋼箍6套裝在絕緣膠帶5外表面，然后擰緊鋼箍6，完成巖樣7的密封；鋼箍6的擰緊力要合適，如果擰緊力過大，存在將應(yīng)變片引線夾斷的風(fēng)險，如果擰緊力不足，可能導(dǎo)致靜水壓力較高時，出現(xiàn)密封失效的可能。

實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種靜水壓力加載試驗用小尺寸柱狀巖樣密封裝置及方法，裝置包括柱塞壓頭、橡皮膜、自黏帶、熱縮套、絕緣膠帶及鋼箍。小尺寸柱狀巖樣密封方法的步驟為：在巖樣側(cè)向表面粘貼應(yīng)變片，并焊接引線；在柱塞壓頭側(cè)向表面包覆套裝上橡皮膜；將自黏帶纏繞包覆在橡皮膜外表面；將包覆了橡皮膜和自黏帶的柱塞壓頭放置到巖樣的上下兩端；將熱縮套套裝在柱塞壓頭和巖樣外側(cè)，同時將應(yīng)變片的引線從熱縮套與自黏帶之間引出；利用熱縮槍對熱縮套進行加熱，使熱縮套收縮，直到包覆了橡皮膜和自黏帶的柱塞壓頭以及巖樣被熱縮套包裹密封；在柱塞壓頭所在位置處的熱縮套外表面纏繞包覆上絕緣膠帶；將鋼箍套裝在絕緣膠帶外表面，然后擰緊鋼箍，完成巖樣的密封。

技術(shù)研發(fā)人員：張希巍;張濤;徐荃;馮夏庭
受保護的技術(shù)使用者：東北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.29
技術(shù)公布日：2017.08.11