一种岩石试样高温水雾饱和装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种岩石试样高温水雾饱和装置，包括高温水雾供给系统、高压气体供给系统、水蒸气混合加压缸、装样桶、升降底座和支架；装样桶同轴安装在升降底座顶部，装样桶内布设有若干个试样槽；水蒸气混合加压缸同轴布设在装样桶上方，其底部与装样桶顶部密封可拆卸连接；高温水雾供给系统向水蒸气混合加压缸内提供高温水雾，高压气体供给系统向高压气体供给系统内提供高压空气。本申请在缩短试验周期的同时，对岩石试样微观结构扰动小，且不需要特别养护，尤其适用于高温高地应力HTM耦合场饱水试样制备领域。

A high temperature water mist saturation device for rock samples

【技术实现步骤摘要】
一种岩石试样高温水雾饱和装置
本技术涉及岩石力学、渗流力学交叉学科领域，特别是一种岩石试样高温水雾饱和装置。
技术介绍
岩体作为岩土体的重组成部分，是岩土力学领域的重要研究对象。随着目前我国深埋放射性高温隧洞的修建，复杂条件下岩体渗流力学成为研究的热点，尤其是高强致密岩石的渗透系数测量以及温度-应力-渗流等多场耦合(THM)条件下的岩石渗流特性，成为国内外学者广泛研究的问题。然而，目前对于试验前岩样的水饱和问题仍存在较大的处理问题，由于致密岩石的渗透性极低，以花岗岩为例，参考著名学者毛昶熙主编的《堤防工程手册》，花岗岩的渗透系数为2e-8~5e-11，因此采用常规渗流试验的浸泡法以及真空渗透法很难做到试样的完全饱水，对岩石含水率的测定以及渗流试验渗透系数的测定都会产生很大影响，且后期的加热养护及其耗费时间。针对以上问题，公告号为CN106568622A的中国专利技术专利，公开了“用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置及使用方法”，其采用高压水流实现岩石试样的饱水，虽然大大缩短了岩石饱水时间，但存在以下不足：1、采用高压水流饱水法，岩石试样饱水的本质是高压裂隙水对整个岩石试样的贯穿，这种方法会使岩样内的微观裂纹贯通为渗流通道。采用此方法饱水后的试样在测量渗透系数时，渗透系数较原试样扩大较多，存在误差。2、此试样制备方法每次制备试样较少，不能完成试样的批量制作。3、制得试样的含水率无法直接测定，需进一步的测量，仪器自动化程度较低。4、温度控制仅在100℃以内，不能满足高温岩样制备需求。因此，一种对岩石试样微观结构扰动较小且具备较高自动化的岩石试样饱水装置和试验方法成了岩石渗流领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种岩石试样高温水雾饱和装置，该岩石试样高温水雾饱和装置在能缩短试验周期的同时，对岩石试样微观结构扰动小，且不需要特别养护。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种岩石试样高温水雾饱和装置，包括高温水雾供给系统、高压气体供给系统、水蒸气混合加压缸、装样桶、升降底座和支架。升降底座的高度能够升降，装样桶同轴安装在升降底座顶部，装样桶内布设有若干个试样槽，试样槽用于安装待饱和试样。水蒸气混合加压缸同轴布设在装样桶上方，且与支架固定连接。水蒸气混合加压缸底部能与装样桶顶部密封可拆卸连接。水蒸气混合加压缸底部中心设有混合水蒸气喷注口和控制混合水蒸气喷注口开合的喷注阀门。水蒸气混合加压缸还分别与高温水雾供给系统和高压气体供给系统相连接；高温水雾供给系统向水蒸气混合加压缸内提供高温水雾，高压气体供给系统向高压气体供给系统内提供高压空气。升降底座上设置有排水口，排水口与若干个试样槽相连通。升降底座包括承台和设置在承台底部的液压升降台，液压升降台控制承台的升降，排水口设置在承台上。待饱和试样外周或顶部设置有密封防水装置，密封防水装置能用于密封待饱和试样与试样槽之间的间隙。密封防水装置为阻水垫片，阻水垫片设置在待饱和试样的顶部，阻水垫片的外径不小于试样槽的内径，阻水垫片的中部设置有若干个漏水孔。待饱和试样的底部也设置有阻水垫片，位于底部的阻水垫片上设置有与对应试样槽和排水口相连通的贯通孔。待饱和试样、位于底部的阻水垫片和位于顶部阻水垫片的外周包覆有热缩套。若干个漏水孔所在区域为漏水区域，位于漏水区域外周的阻水垫片上设置有环形凹槽，环形凹槽内嵌套有橡胶垫圈。高温水雾供给系统为水蒸气发生器，水蒸气发生器的型号为HSG-AM。每个待饱和试样中均嵌套有温度湿度感应片，温度湿度感应片用于检测对应待饱和试样的温度和湿度值。本技术具有如下有益效果：可以最大程度地避免饱水过程对致密岩石内部细观结构的扰动，同时具备很好的饱水效果，能够制备特定温度下的饱水岩石试样，克服了传统高压水头加压法的弊端，该实验装置简单易操作，使用效果好，易于推广。附图说明图1显示了本技术一种岩石试样高温水雾饱和装置的结构示意图。图2显示了一种岩石试样高温水雾饱和装置不包含支架和支撑轴时的示意图。图3显示了装样桶的结构示意图。图4显示了待饱和试样与阻水垫片的安装示意图。图5显示了一种岩石试样高温水雾饱和装置不含支架和支撑轴时的的剖面图。其中有：1.水蒸气混合加压缸；2.支撑轴；3.温湿度计；4.支架；5.装样桶；6.升降底座；7.喷注阀门控制键；8.水雾进口阀；9.高压空气进口阀；10.法兰盘；11.螺栓；12.承台；13.液压升降台；14.试样槽；15.装样桶壁；16.阻水垫片；17.橡胶垫圈；18.漏水孔；19.温度湿度感应片；20.待饱和试样；21.喷注阀门；22.混合腔；23.电脑；24.排水口。具体实施方式下面结合附图和具体较佳实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图1和图2所示，一种岩石试样高温水雾饱和装置，包括高温水雾供给系统、高压气体供给系统、水蒸气混合加压缸1、装样桶5、升降底座6和支架4。水蒸气混合加压缸优选通过支撑轴2与支架的顶部固定连接。如图5所示，水蒸气混合加压缸的顶部优选设置有水雾进口阀8和高压空气进口阀9。其中，水雾进口阀与高温水雾供给系统相连接，高压空气进口阀与高压气体供给系统相连接线连接。上述水雾进口阀和高压空气进口阀均优选由电脑23控制。高温水雾供给系统向水蒸气混合加压缸的混合腔22提供高温水雾，优选为水蒸气发生器，型号优选为HSG-AM，具备缺水自动补水、超温保护等装置，可按要求提供特定温度特定含水量的水蒸气。高压气体供给系统优选为油压大功率加压机，可提供最大20MP的油压，也即向水蒸气混合加压缸的混合腔22提供高压空气。水蒸气混合加压缸底部优选通过法兰盘10和螺栓11与装样桶顶部密封可拆卸连接。水蒸气混合加压缸底部中心设置有混合水蒸气喷注口和控制混合水蒸气喷注口开合的喷注阀门21。水蒸气混合加压缸顶部优选设置有喷注阀门控制键7和温湿度计3。通过按动喷注阀门控制键7，实现对喷注阀门开启和关闭的操纵控制。温湿度计3用于检测环境的温度和湿度。水蒸气混合加压缸内优选装有压强测量装置，压强测量装置优选压力传感器，通过调节高温水雾量以及高压空气压力，得到固定含水量和固定压强的高压混合水蒸气。装样桶内布设有若干个试样槽14，试样槽用于安装待饱和试样。如图3所示，试样槽的数量为5个，具体根据需要进行设置，因而，每次能制备较多试样，也即能实现试样的小批量制备。装样桶内的每个试样槽尺寸均略大于待饱和试样，直径优选为52mm,高度优选为120mm本申请中，待饱和试样20的直径优选为50mm，高度优选为100mm。待饱和试样为圆柱形致密岩石试样。如图4所示，待饱和试样的顶部和底部均优选设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石试样高温水雾饱和装置，其特征在于：包括高温水雾供给系统、高压气体供给系统、水蒸气混合加压缸、装样桶、升降底座和支架；/n升降底座的高度能够升降，装样桶同轴安装在升降底座顶部，装样桶内布设有若干个试样槽，试样槽用于安装待饱和试样；/n水蒸气混合加压缸同轴布设在装样桶上方，且与支架固定连接；/n水蒸气混合加压缸底部能与装样桶顶部密封可拆卸连接；/n水蒸气混合加压缸底部中心设有混合水蒸气喷注口和控制混合水蒸气喷注口开合的喷注阀门；/n水蒸气混合加压缸还分别与高温水雾供给系统和高压气体供给系统相连接；高温水雾供给系统向水蒸气混合加压缸内提供高温水雾，高压气体供给系统向高压气体供给系统内提供高压空气。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩石试样高温水雾饱和装置，其特征在于：包括高温水雾供给系统、高压气体供给系统、水蒸气混合加压缸、装样桶、升降底座和支架；
升降底座的高度能够升降，装样桶同轴安装在升降底座顶部，装样桶内布设有若干个试样槽，试样槽用于安装待饱和试样；
水蒸气混合加压缸同轴布设在装样桶上方，且与支架固定连接；
水蒸气混合加压缸底部能与装样桶顶部密封可拆卸连接；
水蒸气混合加压缸底部中心设有混合水蒸气喷注口和控制混合水蒸气喷注口开合的喷注阀门；
水蒸气混合加压缸还分别与高温水雾供给系统和高压气体供给系统相连接；高温水雾供给系统向水蒸气混合加压缸内提供高温水雾，高压气体供给系统向高压气体供给系统内提供高压空气。


2.根据权利要求1所述的岩石试样高温水雾饱和装置，其特征在于：升降底座上设置有排水口，排水口与若干个试样槽相连通。


3.根据权利要求2所述的岩石试样高温水雾饱和装置，其特征在于：升降底座包括承台和设置在承台底部的液压升降台，液压升降台控制承台的升降，排水口设置在承台上。


4.根据权利要求3所述的岩石试样高温水雾饱和装置，其特征在于：待饱和试样外周或顶部设置有密封防水装置，密封防水装置能用于密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛子豪，刘承，朱珍德，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32