一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置，该装置通过将釜体置于恒温箱的内部，上活塞组件穿过釜体并通过压帽与剪切盒接触，下活塞组件穿过釜体与剪切盒的下剪切板连接，第一测量机构设置在上活塞组件的侧部，第二测量机构设置在下活塞组件的侧部，第三测量机构设置在釜体的侧部，气体回收模块与釜体的内腔相连；气压供给模块与上活塞组件的内腔相连；气源供给模块与釜体的内腔相连；液压供给模块与下活塞组件的内腔相连；真空环境生成模块与釜体的内腔相连；数据采集终端分别与各模块及机构连接，实现了真实模拟海底天然气水合物形成，且具有反应时间短的特点。
【专利说明】一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于天然气水合物沉积物测试【技术领域】，特别涉及一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置。
【背景技术】
[0002]天然气水合物是甲烷CH4等天然气体分子在一定压力和温度条件下，被吸入到笼形水分子团结构的空隙中，从而形成一种固体状物质。作为一种战略性替代能源，天然气水合物具有巨大的商业开发价值，预计在本世纪的能源消费结构中将占据主要地位。随着石油和天然气资源的日益短缺，开发天然气水合物这一新型替代能源就显得尤为迫切。同时，天然气水合物不合理的开发会引起海底的地质滑坡和甲烷气体的大量释放进入大气，这样会严重危险海洋构筑物的安全并且引起全球变暖。因此，针对海底天然气水合物的研究是未来大规模开发利用天然气水合物的必然要求，其具有非常重要战略意义。
[0003]现有技术中，针对含天然气水合物沉积物力学性状的相关研究尚处于起步与探索阶段。目前已有的力学指标测试方法主要有二种:一是将预先制得粉末状固体水合物与土颗粒混合，然后把制成的混合物放入低温的环境中以开展剪切实验；二是直接在土样孔隙中生成天然气水合物。首先将具有一定含水量或含冰量的土样放入实验装置内，利用真空泵抽真空后注入天然气气体并施加一定压力，然后降低温度形成含天然气水合物土试样。
[0004]现有技术中的弊端在于:
[0005]第一种方法离自然原位水合物生成模式相差甚远；第二种方法由于气体在气水界面生成的致密水合物层的扩散系数很低，将导致水合物生成时间相当的长，并使试样孔隙中水合物分布相当不均匀，使得试验结果可靠性大大降低。
[0006]因此以上现有的制备及方法无法真实反映海底天然气水合物形成的实际情况；或者反应时间较长，无法满足试验的要求。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置；该装置能够实现真实反映海底天然气水合物形成的实际情况，且具有反应时间短的特点。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置，该装置包括:釜体；剪切盒；压帽；以及恒温箱，用于为所述釜体提供恒定的作业温度；所述釜体置于所述恒温箱的内部；上活塞组件，用于在实验过程中给试样加载垂直压力，所述上活塞组件穿过所述釜体并通过所述压帽与所述剪切盒接触；下活塞组件，用于在实验过程中给所述剪切盒提供剪切力，所述下活塞组件穿过所述釜体与所述剪切盒的下剪切板连接；第一测量机构，用于测量所述上活塞组件竖直方向上的位移；所述第一测量机构设置在所述上活塞组件的侧部，且二者固定连接；第二测量机构，用于测量所述下活塞组件水平方向上的位移；所述第二测量机构设置在所述下活塞组件的侧部，且二者固定连接；第三测量机构，用于测量所述釜体内部的作业温度；所述第三测量机构设置在所述釜体的侧部，且二者固定连接；气体回收模块，用于回收所述釜体内升温分解水合物所产生的气体；所述气体回收模块与所述釜体的内腔相连；气压供给模块，用于为所述上活塞组件垂直方向上的运动提供气压；所述气压供给模块与所述上活塞组件的内腔相连；气源供给模块，用于为所述釜体的内腔提供气源；所述气源供给模块与所述釜体的内腔相连；液压供给模块，用于为所述下活塞组件水平方向匀速运动提供液压；所述液压供给模块与所述下活塞组件的内腔相连；真空环境生成模块，用于为所述釜体的内腔制造真空环境；所述真空环境生成模块与所述釜体的内腔相连；数据采集终端，用于实时采集所述第一测量机构、所述第二测量机构、所述第三测量机构、所述气压供给模块、所述气源供给模块、所述液压供给模块所测量的数据信号。
[0009]进一步地,所述上活塞组件包括:上活塞及上活塞杆；所述上活塞杆依次穿过所述上活塞、所述釜体的顶部并通过所述压帽与所述剪切盒接触；所述第一测量机构设置在所述上活塞的侧部；所述气压供给模块与所述上活塞的内腔相连。
[0010]进一步地，所述下活塞组件包括:下活塞及下活塞杆；所述下活塞杆依次穿过所述下活塞、所述釜体的侧部与所述剪切盒的下剪切板连接；所述第二测量机构设置在所述下活塞的侧部；所述液压供给模块与所述下活塞的内腔相连。
[0011]进一步地，所述第一测量机构是第一位移传感器，所述第一位移传感器与所述数据采集终端连接；和/或，所述第二测量机构是第二位移传感器，所述第二位移传感器与所述数据采集终端连接；和/或，所述第三测量机构是温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集终端连接。
[0012]进一步地，所述气体回收模块包括:气体回收装置以及气体回收阀门；所述气体回收装置通过所述气体回收阀门与所述釜体的内腔相连。
[0013]进一步地，所述气压供给模块包括:第一气瓶、第一调压阀、第一复位阀、第一放空阀、第一加压阀、第一压力表、第一压力传感器以及第一复位放空阀；所述第一气瓶与所述第一调压阀连接；所述第一调压阀依次通过所述第一复位阀、所述第一放空阀与所述上活塞的内腔相连；所述第一调压阀依次通过所述第一加压阀、所述第一压力表、所述第一压力传感器以及所述第一复位放空阀与所述上活塞的内腔相连；所述第一压力传感器与所述数据采集终端连接，用于测量所述上活塞的内腔压力。
[0014]进一步地，所述气源供给模块包括:第二气瓶、第二调压阀、第三调压阀、高压阀、低压阀、第二压力表、第二压力传感器以及第二放空阀；所述第二气瓶分别与所述第二调压阀、所述第三调压阀连接；所述第二调压阀依次通过所述高压阀、所述第二压力表、所述第二压力传感器及第二放空阀与所述釜体的内腔相连；所述第三调压阀依次通过所述低压阀、所述第二压力表、所述第二压力传感器及所述第二放空阀与所述釜体的内腔相连；所述第二放空阀设置在所述釜体上；所述第二压力传感器与所述数据采集终端连接，用于测量所述下活塞的内腔压力。
[0015]进一步地，所述液压供给模块包括:恒流泵、第二加压阀、第二复位放空阀、第三压力传感器、第二复位阀以及第三放空阀；所述恒流泵依次通过所述第二加压阀、所述第二复位放空阀、所述第三压力传感器与所述下活塞的内腔相连；所述恒流泵依次通过所述第二复位阀、所述第三放空阀与所述下活塞的内腔相连；所述第三压力传感器、所述恒流泵分别与所述数据采集终端连接。
[0016]进一步地，所述真空环境生成模块包括:真空泵以及真空阀门；所述真空泵通过所述真空阀门与所述釜体的内腔相连。
[0017]本实用新型的提供的一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置，通过将釜体置于所述恒温箱的内部；上活塞组件穿过釜体并通过压帽与剪切盒接触；下活塞组件穿过釜体与剪切盒的下剪切板连接；第一测量机构设置在上活塞组件的侧部，且二者固定连接；第二测量机构设置在下活塞组件的侧部，且二者固定连接；第三测量机构设置在釜体的侧部，且二者固定连接；气体回收模块与釜体的内腔相连；气压供给模块与上活塞组件的内腔相连；气源供给模块与釜体的内腔相连；液压供给模块与下活塞组件的内腔相连；真空环境生成模块与釜体的内腔相连；同时，通过数据采集终端实时采集第一测量机构、第二测量机构、第三测量机构、气压供给模块、气源供给模块、液压供给模块所测量的数据信号；实现了在实验室中快速、准确地模拟海洋环境中原位含天然气水合物土的制样，且通过该装置制得的试样中水合物分布均匀，接近于自然界中含天然气水合物沉积物试样；最终通过该装置依据不同地质工况确定垂直压力进行直剪试验，从而获得抗剪强度、模量、应力-应变关系等力学指标；其原理符合现场原位水合物形成模式和开采工况条件，且具有结构对简单、造价低廉及实用性广的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本实用新型实施例提供的一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置的整体结构框图；以及
[0020]图2为本实用新型实施例提供的一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置应用于实际作业过程中的工艺流程示意图；
[0021]其中，1-釜体，2-剪切盒，3-压帽，4-恒温箱，5-温度传感器，6-气体回收装置，7-气体回收阀门，8-高压阀，9-低压阀，10-恒流泵，11-真空泵，12-真空阀门，13-试样，14-信号处理器，15-PC机，101-上活塞，102-下活塞，201-上活塞杆，202-下活塞杆，301-第一位移传感器,302-第二位移传感器,401-第一气瓶,402-第二气瓶,501-第一调压阀，502-第二调压阀，503-第三调压阀，601-第一复位阀，602-第二复位阀，701-第一放空阀，702-第二放空阀，703-第三放空阀，801-第一加压阀，802-第二加压阀，901-第一压力表，902-第二压力表，110-第一压力传感器，111-第二压力传感器，112-第三压力传感器，120-第一复位放空阀，121-第二复位放空阀。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置，包括:釜体I ;剪切盒2 ;压帽3 ;用于为釜体提供所需的恒定作业温度的恒温箱4，且釜体I置于恒温箱4的内部；用于在实验过程中给试样加载垂直压力的上活塞组件，且上活塞组件穿过釜体I并通过压帽3与剪切盒2接触；用于在实验过程中给剪切盒2提供剪切力的下活塞组件，且下活塞组件穿过釜体I与剪切盒2的下剪切板连接；用于在实验过程中测量上活塞组件竖直方向上位移量的第一测量机构，且第一测量机构设置在上活塞组件的侧部，二者固定连接；用于在实验过程中测量下活塞组件水平方向上位移量的第二测量机构，且第二测量机构设置在下活塞组件的侧部，二者固定连接；用于在实验过程中测量釜体I内部作业温度的第三测量机构，且第三测量机构设置在釜体I的侧部，二者固定连接；用于回收釜体I内升温分解水合物所产生的气体的气体回收模块，且气体回收模块与釜体I的内腔相连；用于为上活塞组件垂直方向上的运动提供气压的气压供给模块，且气压供给模块与上活塞组件的内腔相连；用于为釜体I的内腔提供气源的气源供给模块，且气源供给模块与釜体I的内腔相连；用于为下活塞组件水平方向匀速运动提供液压的液压供给模块，且液压供给模块与下活塞组件的内腔相连；用于为釜体I的内腔制造真空环境的真空环境生成模块，且真空环境生成模块与釜体I的内腔相连；以及，用于实时采集第一测量机构、第二测量机构、第三测量机构、气压供给模块、气源供给模块、液压供给模块所测量的数据信号的数据采集终端。
[0024]具体而言，第一测量机构、第二测量机构、第三测量机构、气压供给模块、气源供给模块以及液压供给模块分别通过有线连接或无线连接的方式与数据采集终端连接进行信号传递，优选的，数据采集终端包括PC机15及信号处理器14 ;即，第一测量机构、第二测量机构、第三测量机构、气压供给模块、气源供给模块以及液压供给模块分别通过有线连接或无线连接的方式与信号处理器14连接，信号处理器14与PC机15连接。
[0025]本实施例中，优选的,上活塞组件包括:上活塞101及上活塞杆201。其中，上活塞杆201依次穿过上活塞101、釜体I的顶部并通过压帽3与剪切盒2接触；同时，第一测量机构设置在上活塞101的侧部；气压供给模块与上活塞101的内腔相连。试验过程中，上活塞杆201具体用于给试样13加载相应的垂直压力。
[0026]本实施例中，优选的，下活塞组件包括:下活塞102及下活塞杆202。其中，下活塞杆202依次穿过下活塞102、釜体I的侧部与剪切盒2的下剪切板连接；同时，第二测量机构设置在下活塞102的侧部；液压供给模块与下活塞102的内腔相连。试验过程中，下活塞杆202具体用于为剪切盒2提供剪切力。
[0027]本实施例中，优选的，第一测量机构可以是第一位移传感器301，具体用于测量上活塞杆101在竖直方向上的位移量，且第一位移传感器301可通过有线连接或无线连接的连接方式与数据采集终端(信号处理器14)连接进行信号传递；第二测量机构可以是第二位移传感器302，具体用于测量下活塞杆102水平方向上的位移量，且第二位移传感器302可通过有线连接或无线连接的连接方式与数据采集终端(信号处理器14)连接进行信号传递；第三测量机构可以是温度传感器5，具体用于测量釜体I内部的温度(功能反应试样的温度)，且温度传感器5与数据采集终端(信号处理器14)连接进行信号传递。
[0028]本实施例中，优选的，气体回收模块包括:气体回收装置6以及气体回收阀门7 ;其中，气体回收装置6通过气体回收阀门7与釜体I的内腔相连；该模块主要用于试验完成后，通过气体回收装置6对升温分解水合物产生的气体进行回收；气体回收装置6的回收原理已为现有技术，此处不再赘述。
[0029]本实施例中，优选的，气压供给模块包括:第一气瓶401、第一调压阀501、第一复位阀601、第一放空阀701、第一加压阀801、第一压力表901、第一压力传感器110以及第一复位放空阀120 ;其中，第一气瓶401通过第一调压阀501、第一复位阀601、第一放空阀701、第一加压阀801、第一压力表901、第一压力传感器110以及第一复位放空阀120与上活塞101的内腔相连；同时，第一压力传感器110与数据采集终端连接，用于测量上活塞101的内腔压力并将测量数值传输至数据采集终端；第一气瓶401可为上活塞杆201垂直方向运动提供气压。
[0030]具体而言，第一气瓶401与第一调压阀501连接；第一调压阀501依次通过第一复位阀601、第一放空阀701与上活塞101的内腔相连；同时，第一调压阀501还依次通过第一加压阀801、第一压力表901、第一压力传感器110以及第一复位放空阀120与上活塞101的内腔相连。
[0031]本实施例中，优选的，气源供给模块包括:第二气瓶402、第二调压阀502、第三调压阀503、高压阀8、低压阀9、第二压力表902、第二压力传感器111以及第二放空阀702 ；其中，第二气瓶402通过第二调压阀402、第三调压阀503、高压阀8、低压阀9、第二压力表902、第二压力传感器111以及第二放空阀702与釜体I的内腔相连；同时，第二放空阀702设置在釜体I上；且第二压力传感器111与所述数据采集终端连接，用于测量下活塞102的内腔压力并将测量数值传输至数据采集终端；第二气瓶402可为釜体I内腔提供气源。
[0032]具体而言，第二气瓶402分别与第二调压阀502、第三调压阀503连接；第二调压阀502依次通过高压阀8、第二压力表902、第二压力传感器111及第二放空阀702与釜体I的内腔相连；第三调压阀503依次通过低压阀9、第二压力表902、第二压力传感器111及第二放空阀702与釜体I的内腔相连。
[0033]本实施例中，优选的，液压供给模块包括:恒流泵10、第二加压阀802、第二复位放空阀121、第三压力传感器112、第二复位阀602以及第三放空阀703 ;其中，恒流泵10通过第二加压阀802、第二复位放空阀121、第三压力传感器112、第二复位阀602以及第三放空阀703与下活塞102的内腔相连；同时，第三压力传感器112、恒流泵10分别与数据采集终端连接。试验过程中，恒流泵10具体用于为下活塞杆202水平方向匀速运动提供液压。
[0034]具体而言，恒流泵10依次通过第二加压阀802、第二复位放空阀121、第三压力传感器112与下活塞102的内腔相连；恒流泵10依次通过第二复位阀602、第三放空阀703与下活塞102的内腔相连。
[0035]本实施例中，优选的，真空环境生成模块包括:真空泵11以及真空阀门12。其中，真空泵11通过真空阀门12与釜体I的内腔相连。试验过程中，真空泵11能够实现为釜体I内容制造真空环境。
[0036]本实施例中，所阐述的复位阀、放空阀以及复位放空阀均可通过具有通、断气/液传输功能的阀门进行等同替换。
[0037]为进一步对本实用新型提供的一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置做详细说明，以支持本实用新型所要解决的技术问题，下面对该装置在实际应用过程中的操作方法作详细说明，即可包括如下步骤:
[0038]步骤1000:试样成样步骤，用于设定试样密度，并采用千斤顶压模成样、或者采用在剪切盒内分层击实成样；其中，试样直径可设定为61.8mm,高度可设定为20mm ;且试样密度的设定可以是模拟海底天然气水合物稳定层土壤密度1.5?2.5g/cm3，含水率2%?40% ；
[0039]步骤2000:试样安装步骤，用于将试样13放置于剪切盒2中，并对釜体I进行密封；具体操作可将釜体盖打开后，将成型的试样13放置于剪切盒2中，并在试样13上放置一个垫片，再安装好压帽3，将釜体盖盖上，最后安装密封好釜体I ;其中，垫片和压帽3均有气孔，便于气体进入试样13中；
[0040]步骤3000:真空生成步骤，用于先打开真空阀门12，再依次关闭第二放空阀702、低压阀9、高压阀8以及真空泵11，对杂异气体进行排除(对釜体I及部分管路进行抽真空)；
[0041]步骤4000:气源供给步骤，用于抽气完成后，关闭真空泵11以及真空阀门12，依次打开第二气瓶402、低压阀9和/或高压阀8对釜体I充气，并通过第二调压阀502和/或第三调压阀503对釜体I内压力值进行调节至所需压力数值(当所需压强大于2Mpa时，打开釜体高压阀8，反之，打开釜体低压阀9)；
[0042]步骤5000:恒温制样步骤，用于当充气完毕之后，关闭第二气瓶402、低压阀9和/或高压阀8，待气体完全渗透到试样13中时关闭恒温箱4，将温度降低至-2°C至4°C;同时，启动数据采集终端对数据进行采集；
[0043]步骤6000:水合物合成判定步骤，用于当釜体I中的气体压力保持稳定不变时，判定剪切盒2中土样水合物合成完成；其中，判定在相应的温度压力条件下，温度一般为-2?4°C，二氧化碳压力一般为2?3Mpa，甲烷一般为3?6Mpa ；
[0044]步骤7000:试样加压步骤，用于在水合物合成完成之后，首先打开第一加压阀801、以及第一放空阀701，关闭第一复位阀601以及第一复位放空阀120 ;然后打开第一气瓶401，并通过第一调压阀501调节上活塞杆101对试样所作用的压力数值(可将该压力数值调至所需数值)；
[0045]步骤8000:直剪切步骤，用于给试样13加压完成之后，首先打开第二加压阀801以及第三放空阀703，关闭第二复位阀602以及第二复位放空阀121 ;然后通过数据采集终端设置直剪切速率，开启试验机对试样13进行直剪切试验；
[0046]步骤9000:气体回收步骤，用于依次关闭试验机、恒流泵10、高压阀8、低压阀9以及真空泵11，打开第二放空阀702、气体回收阀门7;提升恒温箱4温度(参考温度25°C)，实现试样的水合物分解(水合物的分解过程一般持续24小时)，进而通过气体回收装置6收集试样水合物分解所释放的气体并测量所释放气体的体积。
[0047]最终，在本实用新型装置的基础上，依据数据采集终端(PC机15及信号处理器14)所采集的测量数据以及通过气体回收装置7所测量的气体体积，通过理论计算获取水合物相关参数(水合物饱和度、抗剪强度、模量、应力-应变关系等力学指标)，在本试验装置及方法所采集测量数据的基础上进行水合物相关参数的计算已为现有技术，此处不再赘述。
[0048]本实用新型提供的一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置及其试验方法，实现了对含天然气水合物土的实验室制样后开展直剪切强度的测试，根据不同含水率的土样施加满足水合物形成的温压条件的气体与温度，形成含天然气水合物土试样，通过不同土样的含水率来控制水合物饱和度，测试不同水合物饱和度下含天然气水合物土的抗剪强度，研究含水合物土的力学特性，具体包括:
[0049]首先，通过使气体在高压反应釜中慢慢渗透到处于低温和一定压力的含水土样中，使得在一定的气体压力与温度条件下溶于水中的气体与水结合形成天然气水合物填充于土样孔隙中，即生成的含天然气水合物土样孔隙中只有液态水与固态的水合物存在，而没有游离气存在，实现了在实验室中快速、准确地模拟海洋环境中原位含天然气水合物土的制样，且制得的试样中水合物分布均匀，接近于自然界中含天然气水合物土试样；
[0050]然后，根据不同地质工况确定垂直压力进行直剪试验，从而获得抗剪强度、模量、应力-应变关系等力学指标；其原理符合现场原位水合物形成模式和开采工况条件，且具有结构对简单、造价低廉及实用性广的特点。
[0051]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种含天然气水合物土直剪强度的试验装置，其特征在于，包括:釜体；剪切盒；压帽；以及 恒温箱，用于为所述釜体提供恒定的作业温度；所述釜体置于所述恒温箱的内部； 上活塞组件，用于在实验过程中给试样加载垂直压力，所述上活塞组件穿过所述釜体并通过所述压帽与所述剪切盒接触；下活塞组件，用于在实验过程中给所述剪切盒提供剪切力，所述下活塞组件穿过所述釜体与所述剪切盒的下剪切板连接； 第一测量机构，用于测量所述上活塞组件竖直方向上的位移；所述第一测量机构设置在所述上活塞组件的侧部，且二者固定连接；第二测量机构，用于测量所述下活塞组件水平方向上的位移；所述第二测量机构设置在所述下活塞组件的侧部，且二者固定连接；第三测量机构，用于测量所述釜体内部的作业温度；所述第三测量机构设置在所述釜体的侧部，且二者固定连接； 气体回收模块，用于回收所述釜体内升温分解水合物所产生的气体；所述气体回收模块与所述釜体的内腔相连；气压供给模块，用于为所述上活塞组件垂直方向上的运动提供气压；所述气压供给模块与所述上活塞组件的内腔相连；气源供给模块，用于为所述釜体的内腔提供气源；所述气源供给模块与所述釜体的内腔相连；液压供给模块，用于为所述下活塞组件水平方向匀速运动提供液压；所述液压供给模块与所述下活塞组件的内腔相连；真空环境生成模块，用于为所述釜体的内腔制造真空环境；所述真空环境生成模块与所述釜体的内腔相连； 数据采集终端，用于实时采集所述第一测量机构、所述第二测量机构、所述第三测量机构、所述气压供给模块、所述气源供给模块、所述液压供给模块所测量的数据信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上活塞组件包括: 上活塞及上活塞杆； 所述上活塞杆依次穿过所述上活塞、所述釜体的顶部并通过所述压帽与所述剪切盒接触； 所述第一测量机构设置在所述上活塞的侧部；所述气压供给模块与所述上活塞的内腔相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述下活塞组件包括: 下活塞及下活塞杆； 所述下活塞杆依次穿过所述下活塞、所述釜体的侧部与所述剪切盒的下剪切板连接；所述第二测量机构设置在所述下活塞的侧部；所述液压供给模块与所述下活塞的内腔相连。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于: 所述第一测量机构是第一位移传感器，所述第一位移传感器与所述数据采集终端连接； 和/或， 所述第二测量机构是第二位移传感器，所述第二位移传感器与所述数据采集终端连接； 和/或， 所述第三测量机构是温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集终端连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述气体回收模块包括: 气体回收装置以及气体回收阀门； 所述气体回收装置通过所述气体回收阀门与所述釜体的内腔相连。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气压供给模块包括: 第一气瓶、第一调压阀、第一复位阀、第一放空阀、第一加压阀、第一压力表、第一压力传感器以及第一复位放空阀； 所述第一气瓶与所述第一调压阀连接；所述第一调压阀依次通过所述第一复位阀、所述第一放空阀与所述上活塞的内腔相连；所述第一调压阀依次通过所述第一加压阀、所述第一压力表、所述第一压力传感器以及所述第一复位放空阀与所述上活塞的内腔相连；所述第一压力传感器与所述数据采集终端连接，用于测量所述上活塞的内腔压力。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气源供给模块包括: 第二气瓶、第二调压阀、第三调压阀、高压阀、低压阀、第二压力表、第二压力传感器以及第二放空阀； 所述第二气瓶分别与所述第二调压阀、所述第三调压阀连接；所述第二调压阀依次通过所述高压阀、所述第二压力表、所述第二压力传感器及第二放空阀与所述釜体的内腔相连；所述第三调压阀依次通过所述低压阀、所述第二压力表、所述第二压力传感器及所述第二放空阀与所述釜体的内腔相连； 所述第二放空阀设置在所述釜体上；所述第二压力传感器与所述数据采集终端连接，用于测量所述下活塞 的内腔压力。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述液压供给模块包括: 恒流泵、第二加压阀、第二复位放空阀、第三压力传感器、第二复位阀以及第三放空阀； 所述恒流泵依次通过所述第二加压阀、所述第二复位放空阀、所述第三压力传感器与所述下活塞的内腔相连；所述恒流泵依次通过所述第二复位阀、所述第三放空阀与所述下活塞的内腔相连； 所述第三压力传感器、所述恒流泵分别与所述数据采集终端连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述真空环境生成模块包括: 真空泵以及真空阀门； 所述真空泵通过所述真空阀门与所述釜体的内腔相连。
【文档编号】G01N3/24GK203587449SQ201320787341
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】况辉, 魏厚振, 韦昌富, 田慧会 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所