本发明专利技术公开一种真三轴渗流试验系统，包括压力室和真三轴加载单元，将试样放置于压力室中，利用真三轴加载单元对试样进行加载，第一加载组件能够利用第一压杆和第一压头对试样施加横向载荷并使试样变形，第二加载组件能够利用液体加压设备对试样施加前后方向液体载荷，第三加载组件能够利用第二压杆和第二压头对试样施加竖直轴向的载荷并使试样产生形变，底座以及第二压头内均设置了气体通道，气体通道能够与试样相连通，气体控制单元能够通过气体通道对试样进行抽真空或充气操作，便于试验的顺利进行。本发明专利技术还提供了一种真三轴渗流试验方法，利用上述的真三轴渗流试验系统，采用不同加载方式相结合，从而模拟现场实际煤层渗流条件。流条件。流条件。
【技术实现步骤摘要】
一种真三轴渗流试验系统及试验方法
[0001]本专利技术涉及渗流试验设备及其周边配套设施
，特别是涉及一种真三轴渗流试验系统及试验方法。
技术介绍
[0002]我国是煤炭资源大国，大部分煤矿的可采煤层属于高瓦斯低渗透煤层，煤层内部伴有复杂的瓦斯运移过程，其常处于真三轴应力状态。在矿井生产过程中，采掘工程破坏了原岩应力场的平衡和原始瓦斯压力的平衡，在采掘周围岩体会形成新的应力分布和瓦斯流动，煤体渗透率是评价流体在煤体中流动难易程度的重要指标，更是瓦斯动力灾害防治与瓦斯抽采率的关键参数。因此，研究煤体真实受力状态下的驱替渗流规律对揭示煤层渗透性能演化规律具有一定的指导意义。
[0003]近年来为研究煤层瓦斯渗流特性，国内外研究学者相继研发了很多相关设备并进行了相关实验研究，但现有实验装置在实验功能和实验条件上存在了一定的缺陷和不足：
[0004]1.目前现有实验装置所考虑的渗流试验影响因素相对比较单一，没有一个装置将温度、压力、变形、初始应力、限位条件等综合考虑。因此，所进行的实验不能较真实地模拟现场实际煤层渗流条件。
[0005]2.目前现有实验装置左右方向压力的加载多采用液体，限定了σ2＝σ3，无法模拟真实的应力状态。而可以满足真三轴加载的实验装置压力加载系统装配较困难，且不易更换，无法满足加载方式的多样性。
[0006]3.现有实验装置气体流量的测定多采用排水法，但无法排除气体泄漏和读数不准等因素所引起的误差，且测量过程繁琐。
[0007]因此，如何改变现有技术中，渗流试验装置无法模拟现场实际煤层渗流条件的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是提供一种真三轴渗流试验系统及试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，使试验能够更好地模拟现场实际煤层渗流条件，为煤体渗透率研究提供便利条件。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种真三轴渗流试验系统，包括：
[0010]压力室，所述压力室为密闭容器，所述压力室内能够容纳试样；
[0011]真三轴加载单元，所述真三轴加载单元包括第一加载组件、第二加载组件以及第三加载组件，所述第一加载组件能够沿X轴对所述试样施加载荷，所述第二加载组件能够沿Y轴对所述试样施加载荷，所述第三加载组件能够沿Z轴对所述试样施加载荷，所述X轴垂直于所述Y轴，所述Z轴垂直于所述X轴以及所述Y轴的所在平面；所述第一加载组件包括第一压头和第一压杆，所述第一压头能够与所述试样相抵，所述第一压杆的一端与所述第一压
头相连，所述第一压杆的另一端可滑动地与所述压力室相连并由所述压力室内伸出，所述第一压杆的往复滑动方向平行于所述X轴，所述第一压头和第一压杆的数量均为两组，两组所述第一压头和所述第一压杆以所述试样的中线为轴线对称设置；所述第二加载组件包括液体加压设备和恒温组件，所述液体加压设备能够对液体加压，所述液体加压设备与所述压力室相连通，所述恒温组件与所述液体加压设备相连，所述恒温组件能够控制工作液体的温度；所述第三加载组件包括第二压头、第二压杆和底座，所述底座和所述第二压头相配合能够固定所述试样，所述第二压头以及所述底座内均设置气体通道，所述气体通道的一端与所述试样相连通，所述气体通道的另一端与气体控制单元相连，所述气体控制单元能够对所述试样进行抽真空以及向所述试样内充气，所述第二压杆与所述第二压头相连，所述第二压杆可滑动地与所述压力室相连，所述第二压杆的往复滑动方向平行于所述Z轴，所述第二压杆远离所述第二压头的一端由所述压力室内伸出；所述第一压杆与所述压力室之间以及所述第二压杆与所述压力室之间均设置密封元件；
[0012]测试单元，所述测试单元能够对所述试样的形变进行监测，所述测试单元还能够监测所述真三轴加载单元的加载状态，所述测试单元还能够监测所述气体控制单元的工作状态。
[0013]优选地，所述压力室包括主室、盖子和扣板，所述盖子与所述主室可拆卸连接，所述盖子与所述主室之间设置密封元件，所述扣板与所述盖子螺纹连接，所述盖子与所述扣板之间设置透明有机玻璃，所述透明有机玻璃正对所述试样设置。
[0014]优选地，所述真三轴加载单元还包括限位组件，所述限位组件与所述第一加载组件以及所述第三加载组件可拆装连接，所述限位组件能够固定所述第一压杆以及所述第二压杆与所述压力室的相对位置，以使所述第一加载组件和所述第三加载组件保持一定的加载状态；
[0015]所述限位组件包括限位板、限位螺杆和固定杆，所述固定杆的一端与所述压力室可拆卸连接，所述固定杆的另一端与所述限位板相连，所述限位螺杆穿过所述限位板与所述第一压杆或所述第二压杆相抵，所述限位螺杆与所述限位板螺纹连接。
[0016]优选地，所述第一压杆以及所述第二压杆朝向所述限位螺杆的一端具有限位凹槽，所述限位凹槽为球面凹槽，所述限位螺杆具有与所述限位凹槽相适配的接触头，所述接触头可转动地设置于所述限位凹槽内；所述第一压杆以及所述第二压杆朝向所述限位螺杆的一端均具有法兰盘，所述第一压杆以及所述第二压杆均能够与所述测试单元法兰连接。
[0017]优选地，所述液体加压设备包括增压泵和增压水箱，所述增压泵与所述增压水箱相连通，所述恒温组件包括加热器，所述增压泵还能够与外部水源相连通，所述增压泵通过所述加热器与所述压力室的进水口相连通，所述增压泵能够对所述工作液体进行加压，所述加热器能够对所述工作液体加热，所述压力室的排水口与所述增压水箱相连通。
[0018]优选地，所述气体控制单元包括真空泵、高压蓄气瓶和过滤器，所述真空泵与所述过滤器相连，所述高压蓄气瓶以及所述过滤器利用连通管路与所述气体通道相连通；
[0019]所述过滤器还连接有真空度传感器，所述真空度传感器连接有真空度数显表，所述高压蓄气瓶连接有减压阀和流量计，所述减压阀的出气端与所述流量计的进气端相连，所述流量计的出气端与外部环境相连通，所述连通管路与所述气体通道之间设置控制阀。
[0020]优选地，所述测试单元包括变形测试组件，所述变形测试组件包括电阻式应变片
和应变采集仪，所述电阻式应变片与所述应变采集仪相连，所述电阻式应变片设置于所述试样平行于所述X轴的侧立面上，所述电阻式应变片的数量为两片，一片所述电阻式应变片的方向平行于所述X轴，另外一片所述电阻式应变片的方向平行于所述Z轴；
[0021]所述测试单元还包括温度传感器，所述温度传感器与所述压力室相连，所述温度传感器能够监测所述压力室内的所述工作液体的温度。
[0022]优选地，所述第一加载组件能够与压力缸相连，所述第一加载组件与所述压力缸相连时，所述压力缸的活塞端与所述第一压杆相连，所述压力缸的活塞端与所述第一压杆之间还设置荷重传感器。
[0023]优选地，所述第一压杆与所述第一压头插接相连，所述第一压杆具有插接槽，所述第一压头具有与所述插接槽相适配的插接块，所述插接块为“凸”字形；
[0024]所述底座可滑动地与所述压力室的底本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种真三轴渗流试验系统，其特征在于，包括：压力室，所述压力室为密闭容器，所述压力室内能够容纳试样；真三轴加载单元，所述真三轴加载单元包括第一加载组件、第二加载组件以及第三加载组件，所述第一加载组件能够沿X轴对所述试样施加载荷，所述第二加载组件能够沿Y轴对所述试样施加载荷，所述第三加载组件能够沿Z轴对所述试样施加载荷，所述X轴垂直于所述Y轴，所述Z轴垂直于所述X轴以及所述Y轴的所在平面；所述第一加载组件包括第一压头和第一压杆，所述第一压头能够与所述试样相抵，所述第一压杆的一端与所述第一压头相连，所述第一压杆的另一端可滑动地与所述压力室相连并由所述压力室内伸出，所述第一压杆的往复滑动方向平行于所述X轴，所述第一压头和第一压杆的数量均为两组，两组所述第一压头和所述第一压杆以所述试样的中线为轴线对称设置；所述第二加载组件包括液体加压设备和恒温组件，所述液体加压设备能够对液体加压，所述液体加压设备与所述压力室相连通，所述恒温组件与所述液体加压设备相连，所述恒温组件能够控制工作液体的温度；所述第三加载组件包括第二压头、第二压杆和底座，所述底座和所述第二压头相配合能够固定所述试样，所述第二压头以及所述底座内均设置气体通道，所述气体通道的一端与所述试样相连通，所述气体通道的另一端与气体控制单元相连，所述气体控制单元能够对所述试样进行抽真空以及向所述试样内充气，所述第二压杆与所述第二压头相连，所述第二压杆可滑动地与所述压力室相连，所述第二压杆的往复滑动方向平行于所述Z轴，所述第二压杆远离所述第二压头的一端由所述压力室内伸出；所述第一压杆与所述压力室之间以及所述第二压杆与所述压力室之间均设置密封元件；测试单元，所述测试单元能够对所述试样的形变进行监测，所述测试单元还能够监测所述真三轴加载单元的加载状态，所述测试单元还能够监测所述气体控制单元的工作状态。2.根据权利要求1所述的真三轴渗流试验系统，其特征在于：所述压力室包括主室、盖子和扣板，所述盖子与所述主室可拆卸连接，所述盖子与所述主室之间设置密封元件，所述扣板与所述盖子螺纹连接，所述盖子与所述扣板之间设置透明有机玻璃，所述透明有机玻璃正对所述试样设置。3.根据权利要求1所述的真三轴渗流试验系统，其特征在于：所述真三轴加载单元还包括限位组件，所述限位组件与所述第一加载组件以及所述第三加载组件可拆装连接，所述限位组件能够固定所述第一压杆以及所述第二压杆与所述压力室的相对位置，以使所述第一加载组件和所述第三加载组件保持一定的加载状态；所述限位组件包括限位板、限位螺杆和固定杆，所述固定杆的一端与所述压力室可拆卸连接，所述固定杆的另一端与所述限位板相连，所述限位螺杆穿过所述限位板与所述第一压杆或所述第二压杆相抵，所述限位螺杆与所述限位板螺纹连接。4.根据权利要求3所述的真三轴渗流试验系统，其特征在于：所述第一压杆以及所述第二压杆朝向所述限位螺杆的一端具有限位凹槽，所述限位凹槽为球面...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂百胜，赵丹，王晓彤，李祥春，孟筠青，柳先锋，邓博知，侯亚男，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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