本发明专利技术涉及一种模拟岩体的高水压加载装置及方法。本发明专利技术的水压加载装置，包括轴心线呈水平状的围压筒，所述围压筒固定在支座上，围压筒的两端分别固定有端盖，端盖与围压筒间设置有橡胶圈；端盖的轴心线上布有阶梯通孔，阶梯通孔中配有大端朝里的T型堵头，T型堵头上依次套有压盖、密封圈，压盖紧固在端盖的里侧，压盖将密封圈压紧在端盖阶梯通孔的台阶上；所述围压筒的顶部设有排气孔，排气孔上配有螺纹堵头；围压筒的底部设有进水孔，进水孔连接一个手动试压泵。本发明专利技术通过围压筒对岩石试样施加水压，在室内实现了岩石在高水压条件下的力学性能测定，围压筒内水压最高可达50MPa，且能维持12—24小时水压不变。维持12—24小时水压不变。维持12—24小时水压不变。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟岩体的高水压加载装置及方法
[0001]本专利技术涉及标准岩石试样(岩体)的水压加载技术，特别是一种模拟岩体的高水压加载装置及方法。
技术介绍
[0002]水是影响地下工程中岩体稳定性的重要因素之一。水岩之间复杂的物理、化学以及力学作用会对岩石的强度特性、变形特性、渗透特性和破坏特征等造成不可忽视的影响，使岩石的力学特性表现出一定程度的弱化现象。由于水对岩石具有软化、溶蚀和水楔作用，当水分子进入岩石颗粒间隙后，会削弱颗粒之间的凝聚力，使得岩石强度降低。从而使岩石得以软化，表现为强度和变形参数有所降低。水同时是一种溶剂，可以溶解岩石中的一些矿物成分，使得岩石内部产生不均匀应力或部分胶结物被溶解，对岩石起到了溶蚀作用。除此之外，岩石在压缩时其孔隙体积的减少会引起孔隙水压增加，使得裂纹附近产生了附加应力，进一步导致裂纹扩展，最终表现为岩石屈服和峰值极限降低。因此，研究岩石和水的相互作用关系，是一项具有理论研究和实际工程应用价值的重要课题。
[0003]在研究水压对岩石力学性能影响方面，常规三轴压缩试验装置及方法经常被采用。然而此类试验装置及方法不容易模拟高水压环境，且很难保证其稳定性。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种模拟岩体的高水压加载装置及方法，其围压筒内水压最高可达50MPa，且能维持12—24小时水压不变。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种模拟岩体的高水压加载装置，包括轴心线呈水平状的围压筒，所述围压筒固定在支座上，围压筒的两端分别固定有端盖，端盖与围压筒间设置有橡胶圈；端盖的轴心线上布有阶梯通孔，阶梯通孔中配有大端朝里的T型堵头，T型堵头上依次套有压盖、密封圈，压盖紧固在端盖的里侧，压盖将密封圈压紧在端盖阶梯通孔的台阶上；所述围压筒的顶部设有排气孔，排气孔上配有螺纹堵头；围压筒的底部设有进水孔，进水孔连接一个手动试压泵。
[0007]所述围压筒内水压最高可达50MPa，且能维持12—24小时水压不变。
[0008]在端盖的外侧设置有两个对称的盲螺孔。
[0009]一种模拟岩体的高水压加载方法，包括以下步骤：
[0010]首先准备好岩石试样和支撑岩石试样的半圆环垫块，并对岩石试样进行烘干，称得其烘干质量为m1，然后将其放入水中浸泡18—23天，直到其质量不再变化为止，称得其饱和质量为m2；其次将压盖、三个密封圈依次套在T型堵头上，并将T型堵头插入端盖的阶梯通孔中，压盖紧固在端盖的里侧；然后将半圆环垫块、岩石试样放入围压筒内，分别将端盖紧固在围压筒的两端，端盖与围压筒间垫有橡胶圈；再后下压手动试压泵，逐渐往围压筒内注水，待围压筒内的水从顶部排气孔溢出时，用螺纹堵头封堵排气孔；继续注水，并观察手动
试压泵的压力表，待水压稳定在设定的压力值P时，停止注水，让岩石试样在围压筒内待4—6小时；最后打开手动试压泵的阀门，待围压筒内的水流出后，拆下围压筒上的端盖，取出岩石试样称得质量为m3。
[0011]本专利技术通过围压筒对岩石试样施加水压，在室内实现了岩石在高水压条件下的力学性能测定。与现有常规装置相比，本专利技术更好的提升整体的密封性能，围压筒内水压最高可达50MPa，且能维持12—24小时水压不变。本专利技术的试验装置结构简单，可重复使用，易操作，简化了试验过程，成本较小。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的水压加载装置的结构示意图。
[0013]图2为图1中左侧部分的局剖示意图(省略支座)。
[0014]其中：1—围压筒，2—端盖，3—T型堵头，4—螺钉，5—支座，6—排气孔，7—岩石试样，8—进水孔，9—压盖，10—橡胶圈，11—密封圈；
[0015]图中箭头为岩石试样所受到的水压力。
具体实施方式
[0016]本专利技术通过对岩石试样7施加高水压，来模拟地下或海平面下几千米深处岩石的地下高水压赋存环境。
[0017]如图1、图2所示，本专利技术的水压加载装置，包括轴心线呈水平状的围压筒1，所述围压筒1固定在支座5上，围压筒1的两端分别通过螺钉4固定有端盖2，端盖2与围压筒1间设置有橡胶圈10；端盖2的轴心线上布有阶梯通孔，阶梯通孔中配有大端朝里的T型堵头3，T型堵头3上依次套有压盖9、密封圈11，压盖9通过螺钉紧固在端盖2的里侧，压盖9将密封圈11压紧在端盖2阶梯通孔的台阶上；所述围压筒1的顶部设有排气孔6，排气孔6上配有螺纹堵头；围压筒1的底部设有进水孔8，进水孔8连接一个手动试压泵。
[0018]所述围压筒1是一个带支座5的空心圆筒。在围压筒1的两端各分布着八个螺钉孔，螺钉孔中配上螺钉4用于固定两端的端盖2。在围压筒1的顶部和底部各开一个孔，底部进水孔8用于连接手动试压泵，可往围压筒1内注水。而顶部的排气孔6则可在围压筒1进水时，排出围压筒1内的空气。当围压筒1内的水充满并从顶部排气孔6溢出时，用一个螺纹堵头将排气孔6封住。此时，围压筒1内处于充水状态，继续往围压筒1内加水，水压逐渐加大，最大可达50MPa。
[0019]所述端盖2上开有一个阶梯通孔，T型堵头3置于阶梯通孔内，T型堵头3大端朝着围压筒1内。同时端盖2的四周开了八个通孔，加上螺钉4后，可以将端盖2固定在围压筒1两端的螺钉孔中。为了达到更好的气密效果，在围压筒1两端的端面各开了一条圆弧槽，可以放置一个橡胶圈10。待端盖2分别固定在围压筒1的两端后，此时处于两者之间的橡胶圈10将会被挤压，可更好地提高整体的密封性，防止漏水。同时，为了便于卸下两端的端盖2，特地在端盖2外侧开了两个对称的盲螺孔。在卸下时，可将螺钉拧进盲螺孔内，两手握住两个螺钉，左右转动端盖2，即可将其取出。为了进一步提高装置的气密性，置于端盖2的阶梯通孔中的T型堵头3上套有三个密封圈11，压盖9将密封圈11顶紧在端盖2阶梯通孔的台阶上，压盖9通过四个螺钉紧固在端盖2的里侧。
[0020]所述试压泵为市面上常见的手动试压泵，可通过下压压杆，往围压筒1内注水。手动试压泵带有一个压力表和一个阀门，压力表的量程为0—50MPa，刻度为0.2MPa。打开阀门，围压筒1内的水可以流出来；关闭阀门，可往里注水。
[0021]所述围压筒1选用铬镍合金，是承压设备专用材料，其主体为一个圆筒。为了试验的方便，特地在围压筒1的两端焊接不锈钢钢板作为支座5。为了更好地放置端盖2、橡胶圈10，围压筒1的两端端口设置成阶梯状。
[0022]所述端盖2选材同样为铬镍合金。所述T型堵头3材料选用40Cr合金钢。
[0023]本实施例选取直径为50mm、长50mm的圆柱型红砂岩试样和支撑红砂岩试样的半圆环垫块，并对红砂岩试样进行烘干，称得其烘干质量为m1，然后将其放入水中浸泡20天，直到其质量不再变化为止，称得其饱和质量为m2；其次将压盖9、三个密封圈11依次套在T型堵头3上，并将T型堵头3插入端盖2的阶梯通孔中，压盖9紧固在端盖2的里侧；然后将半圆环垫块、红砂岩试样放入围压筒1内，分别将端盖2紧固在围压筒1的两端，端盖2与围压筒1间垫本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟岩体的高水压加载装置，其特征是：包括轴心线呈水平状的围压筒，所述围压筒固定在支座上，围压筒的两端分别固定有端盖，端盖与围压筒间设置有橡胶圈；端盖的轴心线上布有阶梯通孔，阶梯通孔中配有大端朝里的T型堵头，T型堵头上依次套有压盖、密封圈，压盖紧固在端盖的里侧，压盖将密封圈压紧在端盖阶梯通孔的台阶上；所述围压筒的顶部设有排气孔，排气孔上配有螺纹堵头；围压筒的底部设有进水孔，进水孔连接一个手动试压泵。2.根据权利要求1所述的一种模拟岩体的高水压加载装置，其特征是：所述围压筒内水压最高可达50MPa，且能维持12—24小时水压不变。3.根据权利要求1所述的一种模拟岩体的高水压加载装置，其特征是：在端盖的外侧设置有两个对称的盲螺孔。4.使用权利要求1所述的水压加载装置的加载方法，其特征是...
【专利技术属性】
技术研发人员：常军然，温庆阳，金解放，胡玮锋，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
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