二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置的制造方法_3

文档序号:9885818阅读:来源:国知局
升降电机,分别设置在反力框架相对的两侧。
[0069]图5为图2所示二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置中二维岩石试样的受力示意图。请参照图2和图5,X向挤压力施力机构53安装于反力框架52的侧面,其通过前端的第一压板53a向二维岩石试样施加X方向的挤压力,该挤压力的反力由反力框架相对另一面前端的第二压板53b提供,从而对二维岩石试样在X方向进行挤压。Y向挤压力施力机构56安装于反力框架上反力框架52的正面,其通过前端的第三压板56a向二维岩石试样施加Y方向的挤压力,该挤压力的反力由反力框架相对另一面前端的第四压板56b提供,从而对二维岩石试样在Y方向进行挤压。
[0070]其中,第一压板53a和第三压板56a具有进水管路,两者对准侧向密封环相应侧边上的透水区域,向密封于侧向密封环内侧的二维岩石试样加水。第二压板53b和第四压板56b具有出水管路,该出水管路同样对准侧向密封环相应侧边上的透水区域,以收集通过二维岩石试样上的裂隙网络渗过来的水。
[0071]图6为图2所示二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置中X向挤压力施力机构头部第一压板的示意图。如图6所示,该第一压板53a的内侧开设有若干段的渗流槽,每一渗流槽与第一压板上表面的一进水孔相连通。进水孔如图5中实线所示。在使用时,该若干段渗流槽对准侧向密封环相应侧边上的渗流槽,分别由相应的进水孔进水。
[0072]此处,设置多段的渗流槽,每一渗流槽对应一独立的进水孔是为了保证在二维岩石试样侧边的不同位置,均能收到相同的水压力。该多段的渗流槽分为位于不同水平面的两行,并且,相邻的渗流槽位于不同的水平面上,且不连通。这样做是位于保证二维岩石试样侧边的不同高度上,均有水流渗入。
[0073]本领域技术人员应当理解,可以根据需要设置渗流槽的段数以及在水平面上的位置,并且,侧向密封环侧边上的透水区域也可以分段。在要求不严格的情况下,也可以仅设置位于水平面上的一段渗流槽,但是在这种情况下在二维岩石试样同一侧边不同位置的水压将不太均匀,有可能影响测试结果。
[0074]第三压板56a与第一压板53a的结构相同。而第二压板53b和第四压板56b与第一压板53a大体相同,区别仅在于,每一渗流槽与相应压板下表面的一出水孔相连通,如图5中虚线所示。关于三者的工作过程此处不再详细说明。
[0075]通过该侧向加载机构,本实施例测试装置的侧向加载能力为100KN,渗透水压为2MPa0
[0076]渗流系统包括:供水加压系统和回水系统。供水加压系统包括:由步进电机驱动的水压控制器。水压控制器通过管路连接于第一压板和第三压板的上表面的进水孔。在二维岩石试样侧向力施加完成后,水压控制器通过进水孔向二维岩石试样的裂隙网络施加预设的渗透压力。回水系统包括集水槽。第二压板和第四压板的下表面的出水孔通过管路连接至该集水槽。集水槽内的水体可以排出;也可以通过外接水栗栗入水压控制器内,以循环使用。
[0077]数据采集模块用于对二维岩石试样在加压情况下的渗流参数(双向挤压力、水压力、以及渗流水体积)进行采集,其包括:两个称重传感器、一个水压力传感器以及两个流量计。其中,两个称重传感器量程均为100kN。分别被安装于X、Y向挤压力施力机构53、56与其前方的压板之间,用于测量试验过程中施加于二维岩石试样的轴向压力。水压力传感器量程为2MPa,被安装于进水口的外侧,用于测量试验过程中入渗端的入渗水压力。流量计量程均为5ml/s,分别被安装于第二压板和第四压板出水孔的外侧,用于测量试验过程中沿裂隙网络在所在方向上渗出水流的流量。需要说明的是,由于二维岩石试样的内部裂隙相同,两个方向入渗水压是相同的,所以水压力传感器放在哪一端都行;而流量则分别在第二压板和第四压板两个方向测量。
[0078]需要说明的是,关于本实施例中第一纵向升降电机、第二纵向升降电机、X向挤压力施力机构和Y向挤压力施力机构,其均有相应的电控系统对其进行控制。而该电控系统采用的均是本领域常用的电控系统,此处不再详细说明。而数据采集模块中的传感器也是本领域内通用的传感器,本领域技术人员应当对其相当熟悉,此处不再详细说明。
[0079]在对本实施例二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置的结构进行详细说明之后,以下对其工作原理进行说明:
[0080](I)试样准备:用雕刻机在二维岩石试样上雕刻裂隙网络;
[0081 ] (2)进样:将二维岩石试样A上下安置纵向密封垫21、22,放置于岩石试样底座30上,四周连接侧向密封环23,并使侧向密封环23内侧的透水区域对准裂隙网络;之后通过下部滑轨11整体推入测试区域。
[0082](3)纵向定位:驱动四台第一纵向升降电机43,使双层加载框架44压紧钢化玻璃板45并进而压紧岩石试样。
[0083](4)水平向定位:驱动四台第二纵向升降电极51,下降反力框架52与二维岩石试样完全嵌合;
[0084](5)施压:在前后(正面—反面)的方向通过X向挤压力施力机构53施加X方向的挤压力,此X方向的挤压力的反力由反力框架52的另一侧提供;同时在左右(左侧—右侧)方向通过Y向挤压力施力机构56施加Y方向的挤压力,此Y方向的挤压力的反力由反力框架的另一侧提供。
[0085](6)通水:水压控制器通过管路连接于第一压板和第三压板的上表面的进水孔。在岩石试样挤压力施加完成后,水压控制器通过该些进水孔向二维岩石试样裂隙网络的施加预设的渗透压力;同时在二维岩石试样裂隙的各自相对的另一端收集渗出水体并导入至集水槽;
[0086](7)数据采集:由两个称重传感器分别采集试验过程中施加于岩石板X、Y方向的挤压力,水压力传感器采集入渗端的水压力,两个流量计用于分别采集沿着岩石板裂隙沿两个方向渗出的水体体积。
[0087]经过试验证明,本实施例二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置可以顺利实现对二维岩石试样的加载,并进行渗流耦合测试,具有较强的实用性。
[0088]至此,已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述,本领域技术人员应当对本发明二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置有了清楚的认识。
[0089]需要说明的是,在附图或说明书正文中,未绘示或描述的实现方式,均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式,并未进行详细说明。此外,上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式,本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换,例如:
[0090](I)上述侧向加载机构还可以采用对向加载来代替侧向反力框架结构;
[0091](2)上述渗流出水口还可以采用水压控制器来替代管路直接排放;
[0092](3)密封机构的进水口和出水口设置的位置等,还可以根据二维岩石试样上裂隙网络的位置进行调整,另外,裂隙网络的位置也不局限于二维岩石试样的正中;
[0093](4)关于渗流系统和数据采集模块的结构和连接,本领域技术人员可以根据需要合理设置,并且可以采用市场上成型的相关产品;
[0094](5)本文可提供包含特定值的参数的示范,但这些参数无需确切等于相应的值,而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值;
[0095](6)实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向,并非用来限制本发明的保护范围。
[0096]综上所述,本发明提供
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