基于数字图像的三轴渗流应力温度蠕变耦合实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩石力学领域，具体涉及一种基于数字图像的三轴渗流应力温度蠕变耦合实验装置。
【背景技术】
[0002]煤、岩是天然的地质体，长期遭受地应力的作用。人工开挖扰动后，地应力和温度改变，同时还通常遭受长期地应力的作用，这对煤、岩体的渗透性能影响很大，研宄应力、温度及长期应力作用对煤岩渗透性的影响规律是岩石工程稳定性分析、煤层瓦斯抽采及灾害防治等工程的关键；
[0003]现有煤、岩三轴渗流实验装置一般可研宄应力对煤岩渗透性的影响，实际煤、岩介质赋存和工作条件复杂，不仅遭受开挖扰动应力的作用，还遭受温度应力、长期地应力作用等，引起煤岩空隙压缩，改变煤岩体的渗透性能。另外，煤、岩介质通常是脆性材料，蠕变变形微小，采用常规方法(如千分表)不易精确测定，且测试过程复杂，需要引入新的方法进行观测。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种基于数字图像的三轴渗流应力温度蠕变耦合实验装置，它能有效地解决【背景技术】中所存在的问题。
[0005]为了解决【背景技术】中所存在的问题，它包含三轴压力室1、数字图像观测系统和三轴压力室加热系统，所述的三轴压力室I上安装有孔压施加系统、带稳压的轴压施加系统及围压施加系统；
[0006]所述的孔压施加系统包含孔隙压流体注入管5，该孔隙压流体注入管5的一端与第一压力泵8连接，由第一压力泵8提供孔压能量，压力值由数字压力表9测量，所述的压力表9安装在孔隙压流体注入管5上，所述孔隙压流体注入管5的另一端与三轴压力室I内试样顶端轴压压头连接，并施加孔压与试样端部，所述的第一压力泵8与第一数字压力表9之间设有第一储能器10，该第一储能器10通过导管与孔隙压流体注入管5相连通，达到维持孔压稳定的目的；
[0007]所述的轴压施加系统包含轴压流体注入管6，该轴压流体注入管6的一端设有第二压力泵11，由该第二压力泵11提供轴压，其另一端连接第二数字压力表12，再延伸到轴压流体腔b内，所述的第二数字压力表12与轴压流体腔b之间设有第二储能器13，该第二储能器13通过导管与轴压流体注入管6相连通，通过储能器13为试样提供稳定轴压；
[0008]所述的围压施加系统包含围压流体注入管7，该围压流体注入管7的一端设有第三压力泵14，其另一端经过第三数字压力表15穿过三轴压力室I进入压力室内，并延伸到护筒16内，所述的第三数字压力表15与护筒16之间设有第三储能器18，该第三储能器18通过导管与围压流体注入管7相连通，通过第三压力泵14将流体注入压力室a内提供围压，并通过储能器18保证围压稳定；
[0009]所述的数字图像观测系统包含设置在三轴压力室I附近的数字相机2，该数字相机2正对三轴压力室I的轴向压头端部，所述三轴压力室I的轴向压头端部的表面布设有散斑；
[0010]所述的三轴压力室加热系统包含缠绕在三轴压力室I外侧的加热带20，该加热带20与温控配电控制盒3相连，所述的温控配电控制盒3通过导线与电源相连，所述的三轴压力室I上敷设有温度传感器4，由温度传感器4反馈温度，通过温控配电控制盒3控制加热温度；
[0011]所述三轴压力室I的底部设有接触试样的压头，在压头上设置出流管19。
[0012]所述的第一储能器10、第二储能器13和第三储能器18上均设有泄水阀门17。
[0013]由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果:可以利用本装置研宄围压、轴压、孔压、温度、蠕变变形对煤渗透率的影响；能精确、自动化测量蠕变变形，减少人力耗费。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
[0015]图1是本发明中三轴压力室的结构示意图；
[0016]图2是本发明中数字图像观测系统图；
[0017]图3是本发明中三轴压力室与温控配电控制盒的连接关系图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0019]参看图1-3，本【具体实施方式】是采用以下技术方案予以实现，它包含三轴压力室1、数字图像观测系统和三轴压力室加热系统，所述的三轴压力室I上安装有孔压施加系统、带稳压的轴压施加系统及围压施加系统；
[0020]所述的孔压施加系统包含孔隙压流体注入管5，该孔隙压流体注入管5的一端与第一压力泵8连接，由第一压力泵8提供孔压能量，压力值由数字压力表9测量，所述的压力表9安装在孔隙压流体注入管5上，所述孔隙压流体注入管5的另一端与三轴压力室I内试样顶端轴压压头连接，并施加孔压与试样端部，所述的第一压力泵8与第一数字压力表9之间设有第一储能器10，该第一储能器10通过导管与孔隙压流体注入管5相连通，达到维持孔压稳定的目的；
[0021]所述的轴压施加系统包含轴压流体注入管6，该轴压流体注入管6的一端设有第二压力泵11，由该第二压力泵11提供轴压，其另一端连接第二数字压力表12，再延伸到轴压流体腔b内，所述的第二数字压力表12与轴压流体腔b之间设有第二储能器13，该第二储能器13通过导管与轴压流体注入管6相连通，通过储能器13为试样提供稳定轴压；
[0022]所述的围压施加系统包含围压流体注入管7，该围压流体注入管7的一端设有第三压力泵14，其另一端经过第三数字压力表15穿过三轴压力室I进入压力室内，并延伸到护筒16内，所述的第三数字压力表15与护筒16之间设有第三储能器18，该第三储能器18通过导管与围压流体注入管7相连通，通过第三压力泵14将流体注入压力室a内提供围压，并通过储能器18保证围压稳定；
[0023]所述的数字图像观测系统包含设置在三轴压力室I附近的数字相机2，该数字相机2正对三轴压力室I的轴向压头端部，所述三轴压力室I的轴向压头端部的表面布设有散斑。
[0024]所述的三轴压力室加热系统包含缠绕在三轴压力室I外侧的加热带20，该加热带20与温控配电控制盒3相连，所述的温控配电控制盒3通过导线与电源相连，所述的三轴压力室I上敷设有温度传感器4，由温度传感器4反馈温度，通过温控配电控制盒3控制加热温度；
[0025]所述三轴压力室I的底部设有接触试样的压头，在压头上设置出流管19。
[0026]所述的第一储能器10、第二储能器13和第三储能器18上均设有泄水阀门17。
[0027]实施例1
[0028]参看图1-3，利用本实验装置完成应力渗流温度耦合实验过程:安装试件后，施加围压、轴压至预定值，然后加热三轴压力室I至预定温度，再施加孔压，测量不同围压、轴压和温度下的渗透率。
[0029]实施例2
[0030]参看图1-3，利用本实验装置完成应力渗流蠕变耦合实验过程:安装试件后，施加围压、轴压至预定值，经过一段时间后利用数字图像观测系统测试轴向应变值，然后施加孔压，采用稳定流法测试渗透率，然后再经过一段时间，重复上述过程，获得不同蠕变时间的渗透率。
[0031]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.基于数字图像的三轴渗流应力温度蠕变耦合实验装置，其特征在于它包含三轴压力室(I)、数字图像观测系统和三轴压力室加热系统，所述的三轴压力室(I)上安装有孔压施加系统、带稳压的轴压施加系统及围压施加系统； 所述的孔压施加系统包含孔隙压流体注入管(5)，该孔隙压流体注入管(5)的一端与第一压力泵(8)连接，由第一压力泵(8)提供孔压能量，压力值由数字压力表(9)测量，所述的压力表(9)安装在孔隙压流体注入管(5)上，所述孔隙压流体注入管(5)的另一端与三轴压力室(I)内试样顶端轴压压头连接，并施加孔压与试样端部，所述的第一压力泵(8)与第一数字压力表(9)之间设有第一储能器(10)，该第一储能器(10)通过导管与孔隙压流体注入管(5)相连通，达到维持孔压稳定的目的； 所述的轴压施加系统包含轴压流体注入管(6)，该轴压流体注入管(6)的一端设有第二压力泵(11)，由该第二压力泵(11)提供轴压，其另一端连接第二数字压力表(12)，再延伸到轴压流体腔b内，所述的第二数字压力表(12)与轴压流体腔b之间设有第二储能器(13)，该第二储能器(13)通过导管与轴压流体注入管(6)相连通，通过储能器(13)为试样提供稳定轴压； 所述的围压施加系统包含围压流体注入管(7)，该围压流体注入管(7)的一端设有第三压力泵(14)，其另一端经过第三数字压力表(15)穿过三轴压力室(I)进入压力室内，并延伸到护筒(16)内，所述的第三数字压力表(15)与护筒(16)之间设有第三储能器(18)，该第三储能器(18)通过导管与围压流体注入管(7)相连通，通过第三压力泵(14)将流体注入压力室a内提供围压，并通过储能器(18)保证围压稳定； 所述的数字图像观测系统包含设置在三轴压力室(I)附近的数字相机(2)，该数字相机(2)正对三轴压力室(I)的轴向压头端部，所述三轴压力室(I)的轴向压头端部的表面布设有散斑； 所述的三轴压力室加热系统包含缠绕在三轴压力室(I)外侧的加热带(20)，该加热带(20)与温控配电控制盒(3)相连，所述的温控配电控制盒(3)通过导线与电源相连，所述的三轴压力室(I)上敷设有温度传感器(4)，由温度传感器(4)反馈温度，通过温控配电控制盒(3)控制加热温度； 所述三轴压力室(I)的底部设有接触试样的压头，在压头上设置出流管(19)。
2.根据权利要求1所述的基于数字图像的三轴渗流应力温度蠕变耦合实验装置，其特征在于所述的第一储能器(10)、第二储能器(13)和第三储能器(18)上均设有泄水阀门(17)。
【专利摘要】本发明公开了一种基于数字图像的三轴渗流应力温度蠕变耦合实验装置，它包含三轴压力室(1)、数字图像观测系统和三轴压力室加热系统，所述的三轴压力室(1)上安装有孔压施加系统、带稳压的轴压施加系统及围压施加系统；所述的孔压施加系统包含孔隙压流体注入管(5)，该孔隙压流体注入管(5)的一端与第一压力泵(8)连接，由第一压力泵(8)提供孔压能量，压力值由数字压力表(9)测量，所述的压力表(9)安装在孔隙压流体注入管(5)上。本发明可以利用本装置研究围压、轴压、孔压、温度、蠕变变形对煤渗透率的影响；能精确、自动化测量蠕变变形，减少人力耗费。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN104849194
【申请号】CN201510278202
【发明人】张春会, 赵全胜, 王锡朝, 崔明辉, 杜守军, 何峰, 岳宏亮, 董子贤
【申请人】河北科技大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月23日