一种大尺度岩体渗流耦合试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大尺度岩体渗流耦合试验系统及试验方法，其包括试验箱，试验箱设有三块承压板，试验箱设有三块定位板，定位板均固定连接有加载液压缸，加载液压缸输出端固定连接有加压头，加压头固定连接有软质的密封环，密封环包括内环、弧形套与外环，弧形套的两端分别与内环和外环固定连接，内环与加压头固定连接，弧形套设有单向阀，试验箱固设有储液箱，储液箱连接有三个软管，加压头开设有与软管相连通的注液孔，试验箱靠近储液箱的定位板设为盖板，盖板与试验箱可拆卸连接，试验箱设有对盖板进行定位的定位组件。本申请具有保障大尺度岩体渗流耦合试验结果准确性的效果。大尺度岩体渗流耦合试验结果准确性的效果。大尺度岩体渗流耦合试验结果准确性的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺度岩体渗流耦合试验系统及试验方法


[0001]本专利技术涉及采矿工程领域，尤其是涉及一种大尺度岩体渗流耦合试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]岩矿开采作业对于地下工程的发展建设占据重要地位，随着岩矿开采工程的推进普及，大型岩矿工程愈加多样化与复杂化。需要对各种复杂条件下岩体的岩石流变性能进行深入研究，岩矿工程中水对岩体流变性能的影响主要包括物理和力学方面。在高压等条件下，渗流介质穿过岩体，使得岩体的蠕变、应力松弛等发生变化，岩体的渗流耦合试验对于岩矿开采及开采过程中的安全性具有重要意义。
[0003]相关技术中，一般采用真三轴的渗流试验设备对大尺度岩体试样进行，采用提供三个方向可调节的高应力对试样进行加载，再将带压渗流介质流经加载设备的输出端进入试样的渗流注入面，进而带压渗流介质通过试样，从试样与渗流注入面相对的面流出，并且在加载设备输出端设置多组传感器与接收器，同时将采集到的数据传输到储存器中，试验结束后对搜集到的数据进行分析，完成大尺度岩体的渗流耦合试验。
[0004]针对上述中的相关技术，在进行大尺度岩体的渗流耦合试验时，带压渗流介质直接对渗流注入面进行注入时，直接将高压介质对试样的渗流注入面进行冲击，加载设备输出端与渗流注入面之间的密封性不佳，易导致渗流介质的压力降低，并使渗流介质流散，影响渗流耦合试验结果的准确性。

技术实现思路

[0005]为了保障大尺度岩体渗流耦合试验结果的准确性，本申请提供一种大尺度岩体渗流耦合试验系统及试验方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，采用如下的技术方案：一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，包括试验箱，所述试验箱设有三块承压板，三块承压板两两之间互相垂直，试验箱设有三块定位板，定位板分别与对应的承压板正对，定位板均固定连接有加载液压缸，加载液压缸输出端穿设定位板固定连接有加压头，加压头固定连接有软质的密封环，密封环包括内环、弧形套与外环，弧形套的两端分别与内环和外环固定连接，弧形套自内环向靠近外环一端直径逐渐增大，内环与加压头固定连接，弧形套设有单向阀，试验箱固设有储液箱，储液箱连接有三个与加压头相对应的软管，加压头开设有与软管相连通的注液孔，试验箱靠近储液箱的定位板设为盖板，盖板与试验箱可拆卸连接。
[0007]通过采用上述技术方案，岩体试样分别与三块承压板相抵触，将盖板与试验箱连接，加载液压缸带动加压头移动，加压头带动密封环与岩体试样抵触，外环先与岩体试样的渗流注入面抵触，使密封环与渗流注入面之间形成密闭空间，加压头继续移动，密闭空间的体积减小，密闭空间内的气体从单向阀排放到试验箱内，进而内环再与渗流注入面抵触。随
着加压头的继续移动，最终加压头与渗流注入面抵触，加压头外部的密封环与渗流注入面的密封性较好，岩体渗流耦合试验过程中加压头与渗流注入面之间的密封性较好，保障了渗流介质的压力不会降低，有利于保障大尺度岩体渗流耦合试验结果的准确性。
[0008]可选的，所述加载液压缸输出端均固定连接有定位环，定位环沿周向固设有若干第一弹簧，第一弹簧背离定位环的一端固定连接有位于外环内部的压紧块。
[0009]通过采用上述技术方案，加载液压缸输出端伸长，外环与渗流注入面抵触，随着加压头的继续移动，第一弹簧逐渐对压紧块施加压力，进一步提高外环与渗流注入面之间的密封性，保障实验结果的准确性。
[0010]可选的，所述弧形套沿周向等角度固定连接有若干支杆，支杆位于弧形套内部。
[0011]通过采用上述技术方案，弧形套发生形变时，支杆使弧形套形变方向与加压头同心设置，防止弧形套形变方向发生偏斜，有利于保障密封环与渗流注入面之间的密封性。
[0012]可选的，所述外环背离内环的端面开设有环形凹槽，环形凹槽截面为锥形。
[0013]通过采用上述技术方案，外环与渗流注入面抵触时，环形凹槽内的空气逐渐被排出，形成真空负压状态，进一步提高了外环与渗流注入面之间的密封性。
[0014]可选的，所述盖板沿周向固定连接有方形板，试验箱开设有与方形板相适配的方形槽，试验箱开设有若干与方形槽相连通的通孔，试验箱设有对盖板进行定位的定位组件，定位组件包括定位杆和第二弹簧，定位杆与通孔滑动连接，试验箱开设有与通孔连通的定位腔，第二弹簧位于定位腔内且与定位杆固定连接，第二弹簧背离定位杆的一端与试验箱固定连接，方形板开设有与定位杆相适配的连接孔，试验箱背离通孔的端面开设有与定位杆相适配的安装孔。
[0015]通过采用上述技术方案，盖板的方形板插入试验箱的方形槽内，方形板对方形槽进行填充，保障试验箱内部的密封性；方形板插入方形槽时，定位杆位于通孔内，第二弹簧处于压缩状态，方形板插入试验箱的方形槽内后，在第二弹簧的回弹力作用下，定位杆穿过方形板的连接孔插入安装孔内，实现盖板与试验箱的连接定位较为便捷。
[0016]可选的，所述加压头内开设有与注液孔相连通的喷腔，加压头开设有与喷腔相连通的若干喷孔。
[0017]通过采用上述技术方案，带压渗流介质进入喷腔从注液孔和所有喷孔流出，有利于保障带压渗流介质在注入时压力较为均衡。
[0018]可选的，所述承压板开设有若干导流槽。
[0019]通过采用上述技术方案，渗流介质从与渗流注入面相对应的面流出时，流经承压板的导流槽，有利于减少渗流介质与承压板之间产生的压力。
[0020]可选的，所述试验箱内固定连接有加热管。
[0021]通过采用上述技术方案，加热管便于对岩体渗流耦合试验的环境温度进行调节，有利于提高试验箱的多适用性。
[0022]第二方面，本申请提供一种大尺度岩体渗流耦合试验的试验方法，采用如下的技术方案：一种大尺度岩体渗流耦合试验的试验方法，包括：岩体试样置于试验箱内，岩体试样分别与三块承压板相抵触，将盖板与试验箱连接后，加载液压缸输出端带动加压头移动，外环先与岩体试样的渗流注入面抵触，使密封环与渗流注入面之间形成密闭空间，加压头
继续移动，密闭空间的体积减小，气体从单向阀排放到试验箱内；内环再与渗流注入面抵触，密闭空间内的气体进一步被排出；加压头的继续移动与渗流注入面抵触，提高加压头与渗流注入面之间的密封性；加载液压缸对加压头加载压力，达到设定压力值后，再通过储液箱向加压头内注入带压渗流介质，带压渗流介质经注液孔流入岩体试样的渗流注入面，再从与渗流注入面相对的面流出。
[0023]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.岩体试样分别与三块承压板相抵触，通过定位组件将盖板与试验箱连接，加载液压缸带动加压头移动，加压头带动密封环与岩体试样抵触，外环先与岩体试样的渗流注入面抵触，使密封环与渗流注入面之间形成密闭空间，加压头继续移动，密闭空间的体积减小，密闭空间内的气体从单向阀排放到试验箱内，进而内环再与渗流注入面抵触。随着加压头的继续移动，最终加压头与渗流注入面抵触，加压头外部的密封环与渗流注入面的密封性较好，岩体渗流耦合试验过程中加压头与渗流注入面之间的密封性较好，保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，包括试验箱（1），其特征在于：所述试验箱（1）设有三块承压板（2），三块承压板（2）两两之间互相垂直，试验箱（1）设有三块定位板（3），定位板（3）分别与对应的承压板（2）正对，定位板（3）均固定连接有加载液压缸（4），加载液压缸（4）输出端穿设定位板（3）固定连接有加压头（5），加压头（5）固定连接有软质的密封环（6），密封环（6）包括内环（61）、弧形套（62）与外环（63），弧形套（62）的两端分别与内环（61）和外环（63）固定连接，弧形套（62）自内环（61）向靠近外环（63）一端直径逐渐增大，内环（61）与加压头（5）固定连接，弧形套（62）设有单向阀（621），试验箱（1）固设有储液箱（7），储液箱（7）连接有三个与加压头（5）相对应的软管（71），加压头（5）开设有与软管（71）相连通的注液孔（51），试验箱（1）靠近储液箱（7）的定位板（3）设为盖板（31），盖板（31）与试验箱（1）可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，其特征在于：所述加载液压缸（4）输出端均固定连接有定位环（41），定位环（41）沿周向固设有若干第一弹簧（42），第一弹簧（42）背离定位环（41）的一端固定连接有位于外环（63）内部的压紧块（43）。3.根据权利要求1所述的一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，其特征在于：所述弧形套（62）沿周向等角度固定连接有若干支杆（622），支杆（622）位于弧形套（62）内部。4.根据权利要求1所述的一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，其特征在于：所述外环（63）背离内环（61）的端面开设有环形凹槽（631），环形凹槽（631）截面为锥形。5.根据权利要求1所述的一种大尺度岩体渗流耦合试验系统，其特征在于：所述盖板（31）沿周向固定连接有方形板（311），试验箱（1）开设有与方形板（311）相适配的方形槽（11），试验箱（1）开设有若干与方形槽（11）相连通的通孔（12），试验箱（...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞冬冬，常聚才，李传明，殷志强，胡进，张华磊，马海峰，史文豹，陈中琪，刘杰，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：