本发明专利技术公开了一种岩石三轴断裂韧性试验装置和测试方法，包括加载机构，加载机构包括底座，底座顶面开设有滑槽，底座的顶面滑动设置有两个支座，支座的顶部安装有限位支撑件；底座顶面固接有若干个导向杆，若干导向杆贯穿有同一上压头；裂缝张开位移测量机构，裂缝张开位移测量机构包括竖直设置的剪叉架，剪叉架顶端固接有定位片；剪叉架底端安装有直线位移传感器；加压机构，加压机构包括容器，容器的顶部固定安装有液压机，液压机的输出端伸入到容器的内腔中并固接有压力传感器；容器底部开设有注油孔和注气孔；本发明专利技术能够模拟出试样在受到围压时的状态，更真实的检测出岩石实际工况状态下的劈裂和断裂韧性数据。状态下的劈裂和断裂韧性数据。状态下的劈裂和断裂韧性数据。
【技术实现步骤摘要】
一种岩石三轴断裂韧性试验装置和测试方法
[0001]本专利技术涉及岩石力学、石油工程
，特别是涉及一种岩石三轴断裂韧性试验装置和测试方法。
技术介绍
[0002]水力压裂是高效开采页岩气的关键技术，而在水力压裂设计中，页岩的断裂韧性是决定工程甜点的重要参数，因此在实验室对页岩的断裂韧性进行测试对水力压裂的施工设计有重要意义。
[0003]国际岩石力学学会（ISRM）推荐了三点弯曲半圆盘法来测量岩石的断裂韧性，这种方法非常接近实际的应力状态，制备相对简单而且可以测试I型、II型和I
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II复合型断裂的断裂韧性，与岩石实际破坏发生的断裂类型相一致，因此三点弯曲半圆盘法成为了最常用的岩石断裂韧性测试方法。
[0004]但是，在实验用常规的三点弯曲加载装置对岩石进行三点弯曲加载试验时，忽略了横向的围压加载，只能模拟单一方向的应力加载，无法真实地模拟复杂的应力状态，不能全面评估岩石的力学特征，得到的实验结果与实际情况存在较大的偏差。因此急需专利技术一种可以施加三轴应力的三点弯曲加载系统，已解决现有技术存在的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种岩石三轴断裂韧性试验装置和测试方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0006]一种岩石三轴断裂韧性试验装置，包括：加载机构，所述加载机构包括底座，所述底座顶面开设有滑槽，所述底座的顶面滑动设置有两个支座，两个所述支座的底端伸入到所述滑槽中并通过固定件与所述底座固定连接，所述支座的顶部安装有限位支撑件；所述底座顶面还竖直固接有若干个导向杆，若干所述导向杆贯穿有同一上压头，所述上压头与所述导向杆滑动连接；裂缝张开位移测量机构，所述裂缝张开位移测量机构包括竖直设置的剪叉架，所述剪叉架顶端的两个剪叉条端部固接有定位片；所述剪叉架底端的任意一个剪叉条上铰接有直线位移传感器，所述直线位移传感器的另一端与另一个剪叉条底端铰接；加压机构，所述加压机构包括容器，所述容器的顶部固定安装有液压机，所述液压机的输出端朝下伸入到所述容器的内腔中并固接有压力传感器；所述容器底部开设有注油孔和注气孔。
[0007]优选的，所述滑槽的横截面呈“凸”字形；所述固定件包括滑动设置在所述滑槽底部的两个锁紧块，两个所述锁紧块分别限定在两个所述支座的下方；所述支座底部侧面水平延伸出一段距离，所述支座底部水平延伸出来的部分竖直穿设有螺栓，所述螺栓的底端伸入到所述滑槽中并与所述锁紧块螺纹连接。
[0008]优选的，所述限位支撑件包括设置在所述支座两相对侧面顶部的试样定位板，所
述试样定位板的顶端向上延伸并且高于所述支座的顶面，所述试样定位板通过螺钉与所述支座连接；所述支座顶面固接有支辊，所述支辊垂直于所述滑槽。
[0009]优选的，所述剪叉架底部两个剪叉条之间固接有弹簧。
[0010]一种岩石三轴断裂韧性试验测试方法，使用上述的一种岩石三轴断裂韧性试验装置来完成，包括以下步骤：1）根据试样的大小，选择合适大小的支座，调节两个支座之间的距离并固定；2）将试样放置在两个支座顶面的支辊上；3）转动螺钉，让试样定位板将岩石试样固定；4）将剪叉架顶端的两个定位片分别粘接在岩石试样底面初始裂缝两侧；5）把岩石试样连同加载机构和裂缝张开位移测量机构一起放入到容器中；6）从注油孔向容器内注入白油对岩石试样施加预定的围压；7）开始试验，启动液压机，按照设定的速度向下压，直到试样断裂；8）记录压力传感器和直线位移传感器的数值变化；9）通过压力传感器的峰值载荷和直线位移传感器测量岩石试样的几何参数求得施加围压下的断裂韧性。
[0011]本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术能够模拟出试样在受到围压时的状态，更真实的检测出岩石实际工况状态下的劈裂和断裂韧性数据。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术整体内部结构示意图；图2为本专利技术侧视图；图3为本专利技术加载机构和裂缝张开位移测量机构结构示意图；图4为本专利技术加载机构侧视图。
[0014]其中：上压头；2、底座；3、支座；4、导向杆；5、试样定位板；6、螺钉；7、螺栓；8、剪叉架；9、弹簧；10、直线位移传感器；11、定位片；12、支辊；13、锁紧块；14、容器；15、液压机；16、压力传感器；17、注油孔；18、注气孔；19、滑槽。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0017]参照附图1
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4，一种岩石三轴断裂韧性试验装置，包括：加载机构，加载机构包括底座2，底座2顶面开设有滑槽19，底座2的顶面滑动设置有两个支座3，两个支座3的底端伸入到滑槽19中并通过固定件与底座2固定连接，支座3的顶部安装有限位支撑件；底座2顶面还竖直固接有若干个导向杆4，若干导向杆4贯穿有同一上压头1，上压头1与导向杆4滑动连接；裂缝张开位移测量机构，裂缝张开位移测量机构包括竖直设置的剪叉架8，剪叉架8顶端的两个剪叉条端部固接有定位片11；剪叉架8底端的任意一个剪叉条上铰接有直线位移传感器10，直线位移传感器10的另一端与另一个剪叉条底端铰接；加压机构，加压机构包括容器14，容器14的顶部固定安装有液压机15，液压机15的输出端朝下伸入到容器14的内腔中并固接有压力传感器16；容器14底部开设有注油孔17和注气孔18。
[0018]滑槽19的两端贯穿底座2的两相对侧面，两个支座3可以从端部滑入到滑槽19内，两个支座3之间的距离可以进行调节，以便能够适应岩石试样的大小，再通过固定件进行固定；在放置岩石试样的时候，让岩石试样搭接在两个支座3上，并让初始裂纹位于两个支座3之间，限位支撑件可以对岩石试样进行限位和进一步固定，防止岩石试样乱动；上压头1与所有的导向杆4滑动连接，这样上压头1可以平稳的上下滑动，上压头1用于压在岩石试样上；剪叉架8设置在两个支座3之间，两个定位片11可以通过粘接的方式连接在岩石试样的底面并保证初始裂纹位于两个定位片11之间，直线位移传感器10的两端与剪叉架8底端的两个剪叉条铰接，这样剪叉架8在转动的时候，便可以正常带动直线位移传感器10伸缩，进而记录长度的变化；在将岩石试样固定在加载机构中并且连接好裂缝张开位移测量机构后，将整体放入到容器14中并保证上压头1在上方，容器14可以防止岩石试样碎片飞溅出来并且能够实现提本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种岩石三轴断裂韧性试验装置，其特征在于，包括：加载机构，所述加载机构包括底座（2），所述底座（2）顶面开设有滑槽（19），所述底座（2）的顶面滑动设置有两个支座（3），两个所述支座（3）的底端伸入到所述滑槽（19）中并通过固定件与所述底座（2）固定连接，所述支座（3）的顶部安装有限位支撑件；所述底座（2）顶面还竖直固接有若干个导向杆（4），若干所述导向杆（4）贯穿有同一上压头（1），所述上压头（1）与所述导向杆（4）滑动连接；裂缝张开位移测量机构，所述裂缝张开位移测量机构包括竖直设置的剪叉架（8），所述剪叉架（8）顶端的两个剪叉条端部固接有定位片（11）；所述剪叉架（8）底端的任意一个剪叉条上铰接有直线位移传感器（10），所述直线位移传感器（10）的另一端与另一个剪叉条底端铰接；加压机构，所述加压机构包括容器（14），所述容器（14）的顶部固定安装有液压机（15），所述液压机（15）的输出端朝下伸入到所述容器（14）的内腔中并固接有压力传感器（16）；所述容器（14）底部开设有注油孔（17）和注气孔（18）。2.根据权利要求1所述的一种岩石三轴断裂韧性试验装置，其特征在于：所述滑槽（19）的横截面呈“凸”字形；所述固定件包括滑动设置在所述滑槽（19）底部的两个锁紧块（13），两个所述锁紧块（13）分别限定在两个所述支座（3）的下方；所述支座（3）底部侧面水平延伸出一段距离，所述支座（3）底部水平延伸出来的部分竖直穿设有螺栓（7），所述螺栓（7）的底端伸入到所述滑槽（19）中并与...
【专利技术属性】
技术研发人员：索彧，赵延杰，付晓飞，赵万春，孔翠龙，冯永存，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：
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