岩石试样渗流实验装置及其实验方法与流程

本发明涉及岩石渗流试验室测量设备技术领域，尤其涉及岩石试样渗流实验装置及其实验方法。

背景技术：

裂隙岩体是我国水利、矿山、隧道、核废料储存等各种工程经常遇到的复杂介质，其渗透特性研究是当前岩体力学研究领域的热点之一。对于存在裂缝的岩体，当裂缝中存在水的时候，水的压力会导致岩体逐渐失稳破坏；在宏观尺度上，渗流场的存在和改变是导致裂隙岩体工程失稳，甚至导致大规模地质灾害的重要原因之一。因此研究裂缝对岩体工程的影响就需要了解裂缝岩石的渗透特性。

国内外专家与学者虽然在贯通裂隙渗流方面、低渗透岩石渗流方面的研究中取得了一些进展。但渗流测试时的密封问题一直是困扰学术界的一个技术难点，尤其是在进行高压渗流试验时密封的问题显得尤为突出。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种密封效果好的岩石试样渗流实验装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：岩石试样渗流实验装置，包括渗流水压调节装置和试样密封装置，所述试样密封装置包括管状的外壳体，所述外壳体的两端设有环状的盖板，所述盖板的外缘与所述外壳体密封连接，两所述盖板之间还设有弹性套，所述弹性套的两端分别与所述外壳体的两端部密封连接，所述弹性套与所述外壳体之间形成封闭的密封腔，所述密封腔通过第一管道与所述渗流水压调节装置连通；位于所述外壳体的上端的所述盖板上设有连接所述渗流水压调节装置的上转接装置，位于所述外壳体的下端的盖板上设有渗流水收集管，试样位于所述上转接装置和所述渗流水收集管之间的所述弹性套内。

作为优选的技术方案，所述盖板包括与所述外壳体同轴设置的转接管，所述转接管朝向所述外壳体的一端设有法兰盘；所述转接管的内壁上设有螺纹。

作为优选的技术方案，所述弹性套的两端设有向其外侧延伸的连接部，所述连接部位于所述法兰盘和所述外壳体之间。

作为优选的技术方案，所述连接部与所述法兰盘之间及所述连接部与所述外壳体之间均设有粘结胶层。

作为优选的技术方案，所述上转接装置包括与所述转接管匹配的连接管，所述连接管通过第二管道与所述渗流水压调节装置连接，所述第二管道上设有第二开关阀；所述第一管道上设有第一开关阀。

作为优选的技术方案，所述连接管和所述渗流水收集管均向所述弹性套内延伸。

作为优选的技术方案，所述弹性套的内侧设有密封涂层。

作为优选的技术方案，所述密封涂层为弹性体层。

由于采用了上述技术方案，岩石试样渗流实验装置，通过弹性套对试样的侧壁进行密封，使得水流只能经过试样的缝隙进行渗透，由于弹性套与外壳体之间形成密封腔且渗流水压调节装置同时向试样和密封腔供压，使得与试样接触的弹性套的内外压力一致，可以平衡其密封面上的压力，密封效果好。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种应用上述岩石试样渗流实验装置进行实验的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：先向密封腔内充入气体或液体，气体或液体的压力不小于试样加载的渗流压力；待密封腔内压力稳定后再通过渗流水压调节装置向试样的上端持续供入压力稳定的水流，渗流水收集管连接收集装置对经试样缝隙后渗透的水进行收集。

作为优选的技术方案，通过渗流水压调节装置向密封腔内供入压力稳定的水流，待密封腔内压力稳定后关闭密封腔的供水管路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2本发明实施例中弹性套的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，岩石试样渗流实验装置，包括渗流水压调节装置9和试样密封装置。其中，渗流水压调节装置9包括高压气罐和储水罐，通过高压气罐稳定储水罐的压力，从而稳定向试样提供的水的水压。所述试样密封装置包括管状的外壳体6，所述外壳体6的两端设有环状的盖板，所述盖板包括与所述外壳体6同轴设置的转接管15，所述转接管15朝向所述外壳体6的一端设有法兰盘14；所述转接管15的内壁上设有螺纹。所述盖板的外缘与所述外壳体6密封连接，两所述盖板之间还设有弹性套4，所述弹性套4的两端分别与所述外壳体6的两端部密封连接；所述弹性套4与所述外壳体6之间形成封闭的密封腔5，所述密封腔5通过第一管道7与所述渗流水压调节装置9连通；位于所述外壳体6的上端的所述盖板上设有连接所述渗流水压调节装置9的上转接装置，所述上转接装置包括与所述转接管15匹配的连接管12，所述连接管12通过第二管道11与所述渗流水压调节装置9连接，所述第二管道11上设有第二开关阀10；所述第一管道上7设有第一开关阀8。位于所述外壳体6的下端的所述盖板上设有渗流水收集管17，试样13位于所述上转接装置和所述渗流水收集管17之间的所述弹性套4内。

应用上述岩石试样渗流实验装置进行实验时：先向密封腔5内充入气体或液体，气体或液体的压力不小于试样渗流压力；待密封腔5内压力稳定了再通过渗流水压调节装置9向试样的上端持续供入压力稳定的水流，渗流水收集管17连接收集装置对渗流水进行收集。其中，通过渗流水压调节装置9向密封腔5内供入压力稳定的水流，待密封腔5内压力稳定后关闭密封腔5的供水管路。

为了方便弹性套4与外壳体6的连接，所述弹性套4的两端设有向其外侧延伸的连接部19，所述连接部19位于所述法兰盘14和所述外壳体6之间。所述连接部19与所述法兰盘14之间及所述连接部19与所述外壳体6之间均设有粘结胶层。法兰盘14和外壳体6通过螺栓、螺母的组合进行稳固的连接，弹性套4在法兰盘16和外壳体6的挤压下具有很好的密封效果。

进一步的，所述连接管12和所述渗流水收集管17均向所述弹性套4内延伸，弹性套4也对连接管12与盖板形成初步密封，密封效果好。

有试样13的侧壁的光滑度一致性差，弹性套4能适应试样13的外形，形成很好的密封，为了提高弹性套4的使用寿命，所述弹性套4的内侧设有密封涂层18，所述密封涂层18为弹性体层，弹性体耐磨性好，能够很好的适应试样实验的需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

技术总结
本发明涉及岩石试样渗流实验装置及其实验方法，包括渗流水压调节装置和试样密封装置，试样密封装置包括管状的外壳体，外壳体的两端设有环状的盖板，盖板的外缘与外壳体密封连接，两盖板之间还设有弹性套，弹性套的两端分别与外壳体的两端部密封连接，弹性套与外壳体之间形成封闭的密封腔，密封腔通过第一管道与渗流水压调节装置连通；位于外壳体的上端的盖板上设有连接渗流水压调节装置的上转接装置，位于外壳体的下端的盖板上设有渗流水收集管，试样位于上转接装置和渗流水收集管之间的弹性套内。渗流水压调节装置同时向试样的上端和密封腔供压，弹性套的内外压力一致，可以平衡其密封面上的压力，密封效果好。

技术研发人员：王公忠;曾珠;田坤云;徐星;寿先淑;荆永滨
受保护的技术使用者：河南工程学院
技术研发日：2018.09.25
技术公布日：2018.12.07