利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法及装置，包括如下步骤：(a)在试验筒的底盖上制作试验土样，成型试验土样位于底盖上；(b)在成型试验土样外包裹膨润土防渗毯；(c)在膨润土防渗毯外表面涂抹膨润土胶泥；(d)将试验筒的底端固定安装在底盖上，利用上端盖封闭试验筒的上端开口；(e)打开放空阀和进液阀，开启泥浆泵，向试验筒内注入泥浆，直至放空管连续溢出泥浆后，关闭放空阀；(f)利用泥浆泵继续向试验筒内注浆加压到需要的压力，关闭进液阀，并关闭泥浆泵。本发明专利技术能够对表面凸凹不平的大试件施加较大围压进行高地压环境的模拟试验，并且不会损坏埋置在试样中的模型冻结管及传感器等装置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法及装置，包括如下步骤：(a)在试验筒的底盖上制作试验土样，成型试验土样位于底盖上；(b)在成型试验土样外包裹膨润土防渗毯；(c)在膨润土防渗毯外表面涂抹膨润土胶泥；(d)将试验筒的底端固定安装在底盖上，利用上端盖封闭试验筒的上端开口；(e)打开放空阀和进液阀，开启泥浆泵，向试验筒内注入泥浆，直至放空管连续溢出泥浆后，关闭放空阀；(f)利用泥浆泵继续向试验筒内注浆加压到需要的压力，关闭进液阀，并关闭泥浆泵。本专利技术能够对表面凸凹不平的大试件施加较大围压进行高地压环境的模拟试验，并且不会损坏埋置在试样中的模型冻结管及传感器等装置。【专利说明】 利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法及装置
本专利技术涉及岩土试件围压加载方法，特别涉及一种利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法。
技术介绍
目前，对岩土试件围压加载主要采用两种方式，一种是采用在试样外套胶膜或热缩材料进行隔离，然后用液压油对试件进行围压加载，该试验方法适用于整体相对密实，表面相对光滑的小试件。使用该方法对具有较大压缩变形量的大试件加载，隔膜材料易在围压作用下嵌入试样内被试样颗粒刺破，液压油会通过破裂处进入试件内部，导致试验失败，且使试件受到污染，因此，若该方法对大型岩土试件加载仅适用于围压较小的条件。另外一种是将在试验筒内制作并夯实试件，在试样上表面浇筑隔离材料，再施加面荷载，侧向由试验筒筒壁提供支反力，实现自平衡，这种加载方法可对岩土试件施加很大的荷载，从而模拟高地压环境，但该方法也带来了另一个问题，即大体积试验土样在加载过程中，上部固结变形较大，下部变形小，使埋置在试样中的模型冻结管及部分传感器遭受损坏，这种损坏将在很大程度上导致试验失败。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法和试验装置，使得在较大围压下能够对表面凸凹不平的大试件进行模拟高地压环境试验，并且不会损坏埋置在试样中的模型冻结管及传感器等装置。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法，包括如下步骤:(a)在试验筒的底盖上制作试验土样，成型试验土样位于底盖上；(b)在成型试验土样外包裹膨润土防渗毯；(C)在膨润土防渗毯外表面涂抹膨润土胶泥；(d)将试验筒的底端固定安装在底盖上，底盖封闭试验筒的底端开口，成型试验土样位于试验筒内，利用上端盖封闭试验筒的上端开口 ；(e)打开放空阀和进液阀，开启泥浆泵，向试验筒内注入泥浆，直至放空管连续溢出泥浆后，关闭放空阀；(f)利用泥浆泵继续向试验筒内注浆加压到需要的压力，关闭进液阀，并关闭泥浆栗。上述利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法，在步骤(b)中:在成型试验土样外包裹好膨润土防渗毯之后，在膨润土防渗毯搭接处涂抹膨润土胶泥，并且在膨润土防渗毯与底盖接触处周圈用膨润土胶泥封底。上述利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法，在步骤(C)中:首先在膨润土防渗毯外侧用打包带扎紧；然后再在扎紧的膨润土防渗毯外表面涂抹一层膨润土胶泥，接着缠绕两层网孔大于或等于40目的尼龙网，最后再在尼龙网上涂抹一层膨润土胶泥。上述利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法，在步骤(f)之后还包括步骤(g):打开补压阀，利用PLC控制器采集试验筒内压力数据，若试验筒内压力不足则PLC控制器向电机伺服加载单元输出开启的控制信号，电机伺服加载单元开启后通过补压阀向试验筒内加压，试验筒内压力达到设定压力时则PLC控制器向电机伺服加载单元输出关闭的控制信号，进行压力保持，直至试验结束。一种利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验装置，成型试验土样位于底盖上，成型试验土样外表面至少包裹一层膨润土防渗毯，膨润土防渗毯外表面至少涂抹有一层膨润土胶泥；试验筒的底端固定安装在底盖上，底盖封闭试验筒的底端开口，成型试验土样、膨润土防渗毯和膨润土胶泥均位于试验筒内；试验筒的顶部固定安装有上端盖，上端盖封闭试验筒的上端开口 ；泥浆泵的出口与进液阀的入口流体导通，进液管的一端与进液阀的出口流体导通，进液管的另一端自底盖底部穿过底盖并与试验筒内的空腔流体导通；穿过上端盖并与试验筒内的空腔流体导通的管路与放空阀的入口流体导通，放空阀的出口与放空管流体导通。上述利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验装置，上端盖上安装有压力传感器，压力传感器通过穿过上端盖的管路与试验筒内的空腔流体导通，压力传感器的输出端与PLC控制器的输入端连接，PLC控制器的输出端与电机伺服加载单元的输入端连接，电机伺服加载单元通过丝杠驱动位于加压缸内的活塞做压缩运动，使得活塞腔内的高压泥浆通过补压管向补压阀运动，补压管与补压阀的入口流体导通，自底盖底部穿过底盖的管路与试验筒内的空腔流体导通，补压阀的出口与自底盖底部穿过底盖的管路入口流体导通。上述利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验装置，膨润土防渗毯外表面涂抹有两层膨润土胶泥，两层膨润土胶泥之间为网孔大于或等于40目的尼龙网。本专利技术的有益效果是:(I)本专利技术中采用膨润土泥浆加载方法，即试样土体外已有一层的膨润土胶泥涂层，随着加载泥浆的注入，泥浆在膨润土胶泥涂层的表面失水沉积形成一层泥膜，泥膜的形成能够很好地防止加载泥浆中的水份通过膨润土防渗毯进入到试验土样内；由于膨润土防渗毯内有膨润土，即使加载泥浆中的少量水份渗透过膨润土胶泥层，膨润土防渗毯内的膨润土也能够将其完全吸收而阻止其进入到试验土样内；在实际施工中，可通过调节膨润土泥浆的粘度，可加速泥膜的形成，减少膨润土泥浆失水量。(2)膨润土防渗毯的防渗作用，极大降低了进入试样土体中的水量，而且，进入的少量水份也不足以对试样构成影响。因此，该方法可方便的实现对试样的整体高压加载。(3)膨润土防渗毯的柔性大，能够拉伸，对付变形能力强；如果试验土样在加载泥浆压力下发生较大的变形或不均匀的变形，膨润土防渗毯也能够完全自适应，不会发生破裂或渗漏，确保加载泥浆及水份不会进入试验土样内。(4)自修复能力强:即使在极端条件下膨润土防渗毯有破损，由于在膨润土防渗毯外层有膨润土胶泥层且两层膨润土胶泥层之间有尼龙网，这样就能够在破损处迅速形成泥膜而阻止加载泥浆及水份进入试验土样内，而且随着泥浆的加载，破损处的泥膜越来越厚，因而可以很好地防止加载泥浆及水份进入试验土样。(5)不仅适用于表面相对光滑的小试件和大试件，还适用于具有较大压缩变形量的大试件以及压缩时发生不均匀变形的试件，而且膨润土防渗毯能够防止被试验土样颗粒刺破。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验装置的结构示意图。图中:1-PLC控制器，2-数据线，3-控制线，4_电机伺服加载单元，5_补压管，6_补压阀，7-膨润土胶泥封底，8-压力传感器，9-放空管，10-放空阀，11-加载泥浆，12-上端盖，13-试验筒，14-膨润土防渗毯，15-膨润土胶泥，16-试验土样，17-底盖，18-进液管，19-进液阀，20-泥浆泵，21-尼龙网，22-加压缸，23-活塞，24-丝杠。【具体实施方式】如图1所示，在本实施例的利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验装置中:成型试验土本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用膨润土泥浆加压模拟高地压环境的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)在试验筒的底盖上制作试验土样，成型试验土样位于底盖上；(b)在成型试验土样外包裹膨润土防渗毯；(c)在膨润土防渗毯外表面涂抹膨润土胶泥；(d)将试验筒的底端固定安装在底盖上，底盖封闭试验筒的底端开口，成型试验土样位于试验筒内，利用上端盖封闭试验筒的上端开口；(e)打开放空阀和进液阀，开启泥浆泵，向试验筒内注入泥浆，直至放空管连续溢出泥浆后，关闭放空阀；(f)利用泥浆泵继续向试验筒内注浆加压到需要的压力，关闭进液阀，并关闭泥浆泵。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁方波，刘志强，龚建宇，张云利，左永江，徐兵壮，崔建军，高伟，叶玉西，许舒荣，李宁，陈红蕾，张绪忠，
申请(专利权)人：北京中煤矿山工程有限公司，
类型：发明
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