一种岩石试样高压水密封装置及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种标准岩石试样试验装置，尤其涉及一种可有效密封高压水的岩石试样试验装置。
【背景技术】
[0002]岩石应力与渗流親合一直是岩石力学领域研究的热点，开展岩石试样在高水压与常规三轴载荷共同作用下的变形与破坏规律研究对于岩土工程的安全、稳定性具有重要的理论与实践意义。
[0003]岩石在渗透水压和常规三轴加载作用下的力学试验成果丰硕，此类试验成功与否的关键因素是水流的密封技术。目前，公知的岩石力学试验领域的渗透水密封装置或材料有热缩塑料材料、硅胶和橡胶套等。比如，在岩石全应力-应变过程的渗透性试验中，热缩塑料材料套住岩样，烘烤热缩塑料材料，使其紧密包裹岩石试样；也有部分岩石试样在真三轴加载时，采用硅胶密封水流；在一些粗砂岩的渗透性试验中，由于需要常规三轴加载，还有些学者利用光滑的橡胶套密封岩样，保证三轴室中的油和渗透水流不混合。但是，由于实验过程中的水压力作用的持续性，使得这些措施在工作环境下的稳定性方面一般不尽如人意，甚至出现水流溢出封水材料的现象；再者，大多试验采用的水压较小，岩石试样在高水压下的密封技术仍然是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的密封效果不稳定的问题，本发明提供一种密封稳定的岩石试样高压水密封装置。
[0005]—种岩石试样高压水密封装置，包括弹性外壳、上压板和下压板，所述弹性外壳呈中空管状，弹性外壳的内壁自上到下设置有多圈均匀分布的密封圈；所述弹性外壳的下部由下压板密封，所述下压板上设置有多个进水孔；所述弹性外壳的内部用于放置岩石试样；所述弹性外壳的上部由上压板密封，所述上压板设置有多个出水孔；所述下压板、岩石试样及上压板均通过密封圈固定在弹性外壳上。
[0006]优选的，所述下压板、岩石试样及上压板与弹性外壳之间还涂有密封胶层。通过密封圈和密封胶层共同密封，能够增大密封效果。
[0007]优选的，所述密封圈的横截面呈V形，密封圈的下端与弹性外壳的内壁连在一起，密封圈的上端与弹性外壳相接触。所述密封圈呈V形，密封圈的中部宽度较大，密封圈可以被压平，起到密封的作用；密封圈的上端与弹性外壳相接触，方便密封圈受压后变形。
[0008]优选的，岩石试样上还套有环形位移计。使用人员可以通过环形位移计确定岩石试样的应变值。
[0009]优选的，所述弹性外壳呈圆管状，所述上压板和下压板均呈圆饼状。上述设置可以方便实验操作。
[0010]本发明的另一个目的是提供上述岩石试样高压水密封装置的使用方法。
[0011]—种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其操作步骤如下:
[0012]第一步，将岩石试样放置在下压板上，并在岩石试样上部添加上压板；
[0013]第二步，将弹性外壳套住下压板、上压板和岩石试样，完成高压水密封装置的组装；
[0014]第三步，将高压水密封装置放置在加压设备中，给弹性外壳施加围压，直至弹性外壳内壁上的密封圈顶住了下压板、上压板及岩石试样；
[0015]第四步，向下压板的进水孔施加高压水；
[0016]第五步，向上压板施加轴向压力。
[0017]优选的，第二步中，首先在弹性外壳的内壁或下压板、上压板和岩石试样的侧面涂覆一层密封胶层，之后将弹性外壳套住下压板、上压板和岩石试样。
[0018]优选的，第一步中的岩石试样外周套有环形位移计。
[0019]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0020]上述一种岩石试样高压水密封装置，密封圈和密封胶层均起到密封的作用，增大了密封效果；其中密封圈有多圈，多圈密封圈逐级密封，同样增大了密封效果；上述高压水密封装置还可以循环使用，节约了成本。上述实验步骤简单，上述高压水密封装置操作过程简单方便。
【附图说明】
[0021]图1是一种岩石试样高压水密封装置的整体剖视图。
[0022]图2是弹性外壳和岩石试样的剖视图。
[0023]图3是弹性外壳的剖视图。
[0024]图4是上压板的立体图。
[0025]图5是下压板的立体图。
[0026]图6是密封圈与弹性外壳的连接示意图。
[0027]I岩石试样，2弹性外壳，3出水孔，4上压板，5密封圈，6下压板，7进水孔，8环形位移计。
【具体实施方式】
[0028]下面结合图1至图6对本发明进行详细说明。
[0029]实施例1
[0030]一种岩石试样高压水密封装置，包括弹性外壳2、上压板4和下压板6，所述弹性外壳2呈中空管状，弹性外壳2的内壁自上到下设置有多圈均匀分布的密封圈5;所述弹性外壳2的下部由下压板6密封，所述下压板6上设置有多个进水孔7 ;所述弹性外壳2内部用于放置岩石试样I ;所述弹性外壳2的上部由上压板4密封，所述上压板4设置有多个出水孔3 ;所述下压板6、岩石试样I及上压板4均通过密封圈5固定在弹性外壳2上。
[0031]进一步的，所述下压板6、岩石试样I及上压板4与弹性外壳2之间还涂有密封胶层。通过密封圈5和密封胶层共同密封，能够增大密封效果。
[0032]进一步的，所述密封圈5的横截面呈V形，密封圈5的下端与弹性外壳2连在一起，密封圈5的上端与弹性外壳2相接触。所述密封圈5呈V形，密封圈5的中部宽度较大，可以被压扁，起到密封的作用；密封圈5的上端与弹性外壳2相离，方便密封圈5受压后变形。
[0033]进一步的，岩石试样I上还套有环形位移计8。使用人员可以通过环形位移计8确定岩石试样I的应变值。
[0034]进一步的，所述弹性外壳2呈圆管状，所述上压板4和下部承压6板均呈圆饼状。上述设置可以方便实验操作。
[0035]实施例2
[0036]上述一种岩石试样I高压水密封装置的使用方法，其使用步骤如下:
[0037]第一步，将岩石试样I放置在下压板6上，并在岩石试样I上部添加上压板4 ;
[0038]第二步，将弹性外壳2套住下压板6、上压板4和岩石试样1，完成高压水密封装置的组装；
[0039]第三步，将高压水密封装置放置在加压设备中，给弹性外壳2施加围压，直至弹性外壳2内壁上的密封圈5顶住了下压板6、上压板4及岩石试样I ;
[0040]第四步，向下压板6的进水孔施加高压水；
[0041]第五步，向上压板4施加轴向压力。
[0042]进一步的，第二步中，首先在弹性外壳2的内壁或下压板6、上压板4和岩石试样I的侧面涂覆一层密封胶层，之后将弹性外壳2套住下压板6、上压板4和岩石试样I。
[0043]进一步的，第一步中的岩石试样I外周套有环形位移计8。
[0044]上述一种岩石试样高压水密封装置，密封圈5和密封胶层均起到密封的作用，增大了密封效果；其中密封圈5有多圈，多圈密封圈5逐级密封，同样增大了密封效果；上述高压水密封装置还可以循环使用，节约了成本。上述实验步骤简单，上述高压水密封装置操作过程简单方便。
[0045]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，包括弹性外壳、上压板和下压板，所述弹性外壳呈中空管状，弹性外壳的内壁自上到下设置有多圈均匀分布的密封圈；所述弹性外壳的下部由下压板密封，所述下压板上设置有多个进水孔；所述弹性外壳内部用于放置岩石试样；所述弹性外壳的上部由上压板密封，所述上压板设置有多个出水孔；所述下压板、岩石试样及上压板均通过密封圈固定在弹性外壳上。2.如权利要求1所述的一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，所述下压板、岩石试样及上压板与弹性外壳之间还涂有密封胶层。3.如权利要求1所述的一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，所述密封圈的横截面呈V形，密封圈的下端与弹性外壳内壁连成一体，密封圈的上端与弹性外壳相接触。4.如权利要求1所述的一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，岩石试样上还套有环形位移计。5.如权利要求1所述的一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，所述弹性外壳呈圆管状，所述上压板和下压板均呈圆饼状。6.如权利要求1至5任意一项所述的一种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其特征在于，其操作步骤如下: 第一步，将岩石试样放置在下压板上，并在岩石试样上部添加上压板； 第二步，将弹性外壳套住下压板、上压板和岩石试样，完成高压水密封装置的组装； 第三步，将高压水密封装置放置在加压设备中，给弹性外壳施加围压，直至弹性外壳内壁上的密封圈顶住了下压板、上压板及岩石试样； 第四步，向下压板的进水孔施加高压水； 第五步，向上压板施加轴向压力。7.如权利要求6所述的一种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其特征在于，第二步中，首先在弹性外壳的内壁或下压板、上压板和岩石试样的侧面涂覆一层密封胶层，之后将弹性外壳套住下压板、上压板和岩石试样。8.如权利要求6所述的一种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其特征在于，第一步中的岩石试样外周套有环形位移计。
【专利摘要】一种岩石试样高压水密封装置及使用方法，所述高压水密封装置包括弹性外壳，弹性外壳呈中空管状，弹性外壳的内壁设置有多圈密封圈；弹性外壳的下部由下压板密封，下压板上设置有进水孔；弹性外壳内部用于放置岩石试样；弹性外壳的上部由上压板密封，上压板设置有出水孔；下压板、岩石试样及上压板均通过密封圈和密封胶层固定在弹性外壳上。密封圈的横截面呈V形，密封圈的下端与弹性外壳连在一起，密封圈的上端与弹性外壳相接触。密封圈和密封胶层均起到密封的作用，增大了密封效果；多圈密封圈逐级密封，同样增大了密封效果；高压水密封装置还可以循环使用，节约了成本。高压水密封装置的实验步骤简单，操作过程简单方便。
【IPC分类】G01N3/12, G01N15/08
【公开号】CN105092385
【申请号】CN201510475639
【发明人】尹立明, 郭惟嘉, 路畅, 陈军涛, 石南, 孙文斌, 陈绍杰
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月6日