【技术实现步骤摘要】
本申请涉及岩石的力学性质及渗透性测试系统，尤其涉及直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统。
技术介绍
1、地下储气库可以实现压气蓄能、氢能储存等工程，是清洁能源大规模普及，高效利用的重要手段。然而，无论是盐岩压气蓄能库、硐室压气蓄能库，还是盐穴储氢库，库内均为高压气体。特别当储存容器为盐岩时，气体荷载直接作用在盐岩上，会导致储气库腔体发生相应的变形，诱发渗透性的提高。因此，研究高压气体直接作用下的岩石的力学性质，以及气体直接作用下岩石渗透性是实现储气库安全、可靠、高效运行的重要工作。
2、1.由于气体的高压缩、高渗透等特性，气体荷载对岩石的影响无法用常规液压油等效代替。因此，现有技术中没有针对这种情况的试验设备。
3、2.即使有极少的研究提出了可能可以用于岩石气体裸三轴压缩试验的部分方法，但无法实现加载过程中渗透性的测量，并且都存在极高的危险性，无法获得常规实验室的批准。
4、3.在大多数针对岩石试样的渗透性测试设备下，试样的应力路径被固定为轴向，这会导致渗透时间长、试验效率低的情况，特别是对于致密软岩来说，外部恒定荷载的长期作用会导致试样的蠕变，即渗透率测试的过程中，试样的渗透性本身也在发生变化。
5、4.对于存在明显各向异性的岩石(例如页岩)，仅测量轴向渗透性无法完整的体现岩石的渗透性，因此我们提出了直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统。
技术实现思路
1、本申请提供了直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性
2、本申请提供了直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，包括：
3、试验机框架和气体加载系统框架，所述试验机框架和气体加载系统框架均为壳体结构；
4、液压油围压室机构，所述液压油围压室机构下端通过螺栓固定连接在底座上端，所述底座安装在所述试验机框架内腔侧直板上端，所述液压油围压室机构的内部注入液压油而提供油压；
5、式样，所述式样安装在气体围压室机构的内部，所述气体围压室机构通过螺栓固定安装在所述液压油围压室机构的内部；
6、所述液压油围压室机构的内腔和所述气体围压室机构的外侧之间设有液压油腔，所述液压油腔下端通过管道连接高速油压泵机构和低速油压泵机构；
7、所述式样的外侧和所述气体围压室机构的外侧之间设有气体腔，所述气体腔通过管道连接真空机机构、气缸机构和第一高压气泵机构，所述真空机机构、所述气缸机构和所述第一高压气泵机构均安装在气体加载系统框架内。
8、优选地，所述式样包括式样本体、上压头、下压头和环向应变计，所述式样本体的上下端分别固定连接所述上压头和所述下压头，所述式样本体的中部设有环向应变计。
9、优选地，所述底座包括气体通道和液压油通道，所述气体通道连接气体管道，且所述气体管道连接连接真空机机构、气缸机构和第一高压气泵机构。
10、优选地，所述气体围压室机构包括气体围压室、气体围压室活塞、气压传感器、密封圈和线性可变差动变压器，所述气体围压室的上端活动插接所述气体围压室活塞，所述气体围压室活塞的上端外侧连接线性可变差动变压器，所述气体围压室的外侧还设有所述气压传感器，所述气体围压室的下端通过螺栓固定连接在所述底座上端，且气体围压室和底座之间设有所述密封圈。
11、优选地，所述液压油围压室机构包括液压油围压室、液压油围压室活塞和液压油出口阀门，所述液压油围压室的上端中部活动插接有所述液压油围压室活塞，所述液压油围压室的上侧插接有液压油排出管，所述液压油排出管上设有所述液压油出口阀门，所述液压油排出管下端连接油箱。
12、优选地，所述高速油压泵机构包括高速油压泵、高速油压泵围压室阀门和高速油压泵油箱阀门，所述低速油压泵机构包括低速油压泵、低速油压泵围压室阀门和低速油压泵油箱阀门，所述高速油压泵和所述低速油压泵均通过管道连接所述油箱，且所述高速油压泵与所述低速油压泵和所述油箱之间的管道上分别设有所述高速油压泵油箱阀门和所述低速油压泵油箱阀门，所述高速油压泵和所述低速油压泵均通过管道连接所述液压油通道，所述高速油压泵与所述低速油压泵和所述液压油通道之间的管道上分别设有高速油压泵围压室阀门和低速油压泵围压室阀门。
13、优选地，所述油箱固定连接在所述试验机框架内腔下部，所述试验机框架的上端中部固定连接有液压杆，所述液压杆通过管道连接轴压加压泵，所述轴压加压泵通过管道连接所述油箱。
14、优选地，所述真空机机构包括真空机和真空机气体围压室阀门，所述真空机通过管道连接所述气体通道，所述真空机和所述气体通道之间的管道上设有真空机气体围压室阀门。
15、优选地，所述气缸机构包括气缸和气缸气体围压室阀门，所述气缸通过管道连接所述气体通道，所述气缸和所述气体通道之间的管道上设有气缸气体围压室阀门，所述气缸的外侧设有恒温箱，所述气缸通过管道还连接第二高压气泵机构，所述第二高压气泵机构包括第二高压气泵、第二高压气泵气体围压室阀门和第二高压气泵高压气瓶阀门，所述第二高压气泵通过管道连接所述气缸，所述第二高压气泵和所述气缸之间的管道上设有所述第二高压气泵气体围压室阀门，所述第二高压气泵还通过管道连接高压气瓶机构，所述第二高压气泵和所述高压气瓶机构之间的管道上设有第二高压气泵高压气瓶阀门。
16、优选地，所述第一高压气泵机构包括第一高压气泵、第一高压气泵气体围压室阀门和第一高压气泵高压气瓶阀门，所述第一高压气泵通过管道连接所述气体通道，且所述第一高压气泵和所述气体通道之间的管道上设有第一高压气泵气体围压室阀门，所述第一高压气泵通过管道连接所述高压气瓶机构，所述第一高压气泵和所述高压气瓶机构之间的管道上设有第一高压气泵高压气瓶阀门，所述高压气瓶机构包括高压气瓶和高压气瓶减压阀，所述高压气瓶的出口处设有排气管，且排气管上设有所述高压气瓶减压阀，所述排气管连接所述第一高压气泵高压气瓶阀门和第二高压气泵高压气瓶阀门的进气管道。
17、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
18、本申请实施例提供的该装置，气体围压室机构结构，实现安全的将高压气体荷载直接作用到岩石上，且利用存有高压气体的气缸，实现气体围压室机构内气体荷载的突然提高，以测量样本渗透性，通过特制样本压头，结合气体围压室机构，实现样本轴向渗透性测试、径向渗透性测试和全方向渗透性测试。
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1.直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述式样(1)包括式样本体(101)、上压头(102)、下压头(103)和环向应变计(104)，所述式样本体(101)的上下端分别固定连接所述上压头(102)和所述下压头(103)，所述式样本体(101)的中部设有环向应变计(104)。
3.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述底座(2)包括气体通道(21)和液压油通道(22)，所述气体通道(21)连接气体管道，且所述气体管道连接连接真空机机构(11)、气缸机构(12)和第一高压气泵机构(15)。
4.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述气体围压室机构(3)包括气体围压室(31)、气体围压室活塞(32)、气压传感器(33)、密封圈(34)和线性可变差动变压器(35)，所述气体围压室(31)的上端活动插接所述气体围压室活塞(32)，所述气体围
5.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述液压油围压室机构(4)包括液压油围压室(41)、液压油围压室活塞(42)和液压油出口阀门(43)，所述液压油围压室(41)的上端中部活动插接有所述液压油围压室活塞(42)，所述液压油围压室(41)的上侧插接有液压油排出管，所述液压油排出管上设有所述液压油出口阀门(43)，所述液压油排出管下端连接油箱(7)。
6.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述高速油压泵机构(5)包括高速油压泵(51)、高速油压泵-围压室阀门(52)和高速油压泵-油箱阀门(53)，所述低速油压泵机构(6)包括低速油压泵(61)、低速油压泵-围压室阀门(62)和低速油压泵-油箱阀门(63)，所述高速油压泵(51)和所述低速油压泵(61)均通过管道连接所述油箱(7)，且所述高速油压泵(51)与所述低速油压泵(61)和所述油箱(7)之间的管道上分别设有所述高速油压泵-油箱阀门(53)和所述低速油压泵-油箱阀门(63)，所述高速油压泵(51)和所述低速油压泵(61)均通过管道连接所述液压油通道(22)，所述高速油压泵(51)与所述低速油压泵(61)和所述液压油通道(22)之间的管道上分别设有高速油压泵-围压室阀门(52)和低速油压泵-围压室阀门(62)。
7.根据权利要求6所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述油箱(7)固定连接在所述试验机框架(10)内腔下部，所述试验机框架(10)的上端中部固定连接有液压杆(9)，所述液压杆(9)通过管道连接轴压加压泵(8)，所述轴压加压泵(8)通过管道连接所述油箱(7)。
8.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述真空机机构(11)包括真空机(111)和真空机-气体围压室阀门(112)，所述真空机(111)通过管道连接所述气体通道(21)，所述真空机(111)和所述气体通道(21)之间的管道上设有真空机-气体围压室阀门(112)。
9.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述气缸机构(12)包括气缸(121)和气缸-气体围压室阀门(122)，所述气缸(121)通过管道连接所述气体通道(21)，所述气缸(121)和所述气体通道(21)之间的管道上设有气缸-气体围压室阀门(122)，所述气缸(121)的外侧设有恒温箱(13)，所述气缸(121)通过管道还连接第二高压气泵机构(16)，所述第二高压气泵机构(16)包括第二高压气泵(161)、第二高压气泵-气体围压室阀门(162)和第二高压气泵-高压气瓶阀门(163)，所述第二高压气泵(161)通过管道连接所述气缸(121)，所述第二高压气泵(161)和所述气缸(121)之间的管道上设有所述第二高压气泵-气体围压室阀门(162)，所述第二高压气泵(161)还通过管道连接高压气瓶机构(14)，所述第二高压气泵(161)和所述高压气瓶机构(14)之间的管道上设有第二高压气泵-高压气瓶阀门(163)。
10.根据权利要求1所述的直接气体荷...
【技术特征摘要】
1.直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述式样(1)包括式样本体(101)、上压头(102)、下压头(103)和环向应变计(104)，所述式样本体(101)的上下端分别固定连接所述上压头(102)和所述下压头(103)，所述式样本体(101)的中部设有环向应变计(104)。
3.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述底座(2)包括气体通道(21)和液压油通道(22)，所述气体通道(21)连接气体管道，且所述气体管道连接连接真空机机构(11)、气缸机构(12)和第一高压气泵机构(15)。
4.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述气体围压室机构(3)包括气体围压室(31)、气体围压室活塞(32)、气压传感器(33)、密封圈(34)和线性可变差动变压器(35)，所述气体围压室(31)的上端活动插接所述气体围压室活塞(32)，所述气体围压室活塞(32)的上端外侧连接线性可变差动变压器(35)，所述气体围压室(31)的外侧还设有所述气压传感器(33)，所述气体围压室(31)的下端通过螺栓固定连接在所述底座(2)上端，且气体围压室(31)和底座(2)之间设有所述密封圈(34)。
5.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述液压油围压室机构(4)包括液压油围压室(41)、液压油围压室活塞(42)和液压油出口阀门(43)，所述液压油围压室(41)的上端中部活动插接有所述液压油围压室活塞(42)，所述液压油围压室(41)的上侧插接有液压油排出管，所述液压油排出管上设有所述液压油出口阀门(43)，所述液压油排出管下端连接油箱(7)。
6.根据权利要求1所述的直接气体荷载作用下岩石的力学性质及渗透性测试系统，其特征在于：所述高速油压泵机构(5)包括高速油压泵(51)、高速油压泵-围压室阀门(52)和高速油压泵-油箱阀门(53)，所述低速油压泵机构(6)包括低速油压泵(61)、低速油压泵-围压室阀门(62)和低速油压泵-油箱阀门(63)，所述高速油压泵(51)和所述低速油压泵(61)均通过管道连接所述油箱(7)，且所述高速油压泵(51)与所述低速油压泵(61)和所述油箱(7)之间的管道上分别设有所述高速油压泵-油箱阀门(53)和所述低速油压泵-油箱阀门(63)，所述高速油压泵(51)和所述低速油压泵(61)均通过管道连接所述液压油通道(22)，所述高速油压泵(51)与所述低速油压泵(61)和所述液压油通道(22)之间的管道上分别设有高速油压泵-围压室阀...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贵宾，刘桓兑，马洪岭，施锡林，宋睿，郑铸颜，朱施杰，宋宇家，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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