專(zhuān)利名稱(chēng)：一種剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種滲流試驗(yàn)裝置，尤其是一種適用于巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
為了模擬巖石真實(shí)的力學(xué)性質(zhì)，配套使用巖石破壞過(guò)程滲透特性的試驗(yàn)裝置，通過(guò)MTS815系列巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行巖石破裂后穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)滲透試驗(yàn)，來(lái)擴(kuò)充MTS815系列巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的功能。目前能夠進(jìn)行的滲透試驗(yàn)有(1)標(biāo)準(zhǔn)巖樣在圍壓和軸向載荷共同作用下應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)痰臐B透試驗(yàn)；(2)單軸壓縮破裂后的標(biāo)準(zhǔn)巖樣的滲透特性測(cè)試，這種巖樣的裂隙充分?jǐn)U展、幾乎沒(méi)有承載能力，實(shí)現(xiàn)巖樣的密封必須設(shè)計(jì)專(zhuān)用裝置；巖石散體壓實(shí)過(guò)程中滲透特性測(cè)試。這些測(cè)試技術(shù)都不能模擬巖樣破壞過(guò)程中滲透特性的急劇變化。雖然彎曲巖樣滲透特性測(cè)試能夠再現(xiàn)巖樣破壞過(guò)程中滲透特性的急劇變化，但是由于巖樣密封設(shè)計(jì)存在缺陷，往往不能達(dá)到預(yù)期的效果。其他實(shí)驗(yàn)技術(shù)只能反映巖樣滲透速度的數(shù)量變化，而不能反映流動(dòng)狀態(tài)的變化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能模擬煤礦底板突水特征的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，包括帶有階梯內(nèi)孔的缸筒，缸筒階梯臺(tái)肩處設(shè)有固定巖樣的定位環(huán)，定位環(huán)的下方設(shè)有頂在巖樣底端面的凸字形壓頭，凸字形壓頭與缸筒內(nèi)壁所形成的環(huán)狀空隙處設(shè)有排氣塞，凸字形壓頭下部設(shè)有與缸筒下部孔徑相配合的下活塞，下活塞和凸字形壓頭的中部開(kāi)有連通巖樣底部的注水通道；定位環(huán)的上部設(shè)有壓住巖樣的擋環(huán)，擋環(huán)的上部設(shè)有開(kāi)有多個(gè)透水孔的透水板，透水板的上部設(shè)有與缸筒上部孔徑相配合的上活塞，上活塞上開(kāi)有連通透水板中部的排水通道，排水通道的出口處設(shè)有接管嘴。所述的定位環(huán)與缸筒之間設(shè)有第一密封圈；上、下活塞與缸筒上、下部孔徑相配合之間分別設(shè)有第二密封圈；巖樣與定位環(huán)之間設(shè)有密封環(huán)。有益效果本實(shí)用新型與MTS815系列巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套使用，能同時(shí)對(duì)巖樣施加剪力和滲透壓差，即巖樣在滲透的同時(shí)發(fā)生剪切破壞。一是通過(guò)上下活塞、壓頭、擋環(huán)和透水板將力施加到巖樣上，這樣就使巖樣發(fā)生剪切變形。二中通過(guò)巖石力學(xué)試驗(yàn)裝置增壓器流出的水經(jīng)過(guò)下活塞、壓頭流入巖樣，并經(jīng)擋環(huán)、透水板和上活塞從接管嘴排出。由于接管嘴接外部大氣，這樣巖樣中上下便產(chǎn)生壓差；同時(shí)，由于密封圈的密封作用，從接管嘴排出的水流量近似等于巖樣中流量。在彎曲巖樣滲透特性測(cè)試的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了密封和排水方式，增加了排氣塞，并改進(jìn)了缸筒內(nèi)外部結(jié)構(gòu)使得巖樣安裝和裝置的裝配更加方便。與已有技術(shù)相比，具有良好的匹配性。在巖樣破壞的一瞬間，滲流速度發(fā)生急劇的變化，以此模擬突水的特征，并驗(yàn)證突水是伴隨著結(jié)構(gòu)破壞的滲流失穩(wěn)過(guò)程，最適用于巖石力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)。為剪切狀態(tài)下巖樣的滲透試驗(yàn)提供一種新的途徑。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)成本低，密封快速，性能可靠，具有廣泛的實(shí)用性。

圖1是本實(shí)用新型 剪切巖樣滲流試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖。1 一下活塞，2 —第三密封圈，3 —第二密封圈，4 一壓頭，5 —排氣塞，6 —第一密封圈，7 —擋環(huán)，8 —排水通道，9 一接管嘴，10 一上活塞，11 一透水板，12 一定位環(huán)，13 一密封環(huán)，14 一缸筒，15 —巖樣。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明本實(shí)用新型的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，主要由下活塞1、壓頭4、排氣塞5、擋環(huán)7， 排水通道8、接管嘴9、上活塞10、透水板11、定位環(huán)12、密封環(huán)13、缸筒14構(gòu)成，缸筒14的孔徑上大下小，形成階梯內(nèi)孔，缸筒14階梯內(nèi)孔臺(tái)肩處裝有定位環(huán)12，定位環(huán)12內(nèi)套裝有巖樣15，巖樣15與定位環(huán)12之間設(shè)有密封環(huán)13。定位環(huán)12與缸筒14之間設(shè)有第一密封圈6。定位環(huán)12的下方裝有頂在巖樣15底端面的凸字形壓頭4，凸字形壓頭4與缸筒14 內(nèi)壁所形成的環(huán)狀空隙處設(shè)有排氣塞5，凸字形壓頭4下部設(shè)有與缸筒14下部孔徑相配合的下活塞1，下活塞1和凸字形壓頭4的中部開(kāi)有連通巖樣15底部的注水通道；定位環(huán)12 的上部設(shè)有壓住巖樣15的擋環(huán)7，擋環(huán)7的上部設(shè)有開(kāi)有多個(gè)透水孔的透水板11，透水板 11的上部設(shè)有與缸筒14上部孔徑相配合的上活塞10，上、下活塞10、1與缸筒14上、下部孔徑相配合之間分別設(shè)有第二密封圈3。上活塞10上開(kāi)有連通透水板11中部的排水通道 8，排水通道8的出口處設(shè)有接管嘴9，接管嘴9經(jīng)連接管連接水箱；所有密封圈均采用0型橡膠密封圈。缸筒14的階梯內(nèi)孔可以限制上活塞10沿缸筒14移動(dòng)的距離，避免接管嘴9 與缸筒14發(fā)生干涉。工作時(shí)，連接MTS815系列巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的軸向加載分系統(tǒng)，使上活塞10和下活塞1相對(duì)于缸筒14上下移動(dòng)，這時(shí)巖樣15在擋環(huán)7和凸字形.壓頭4的作用下發(fā)生剪切變形。在剪切變形的同時(shí)，通過(guò)MTS815系列巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的孔隙壓力分系統(tǒng)對(duì)巖樣進(jìn)行滲透特性測(cè)試水經(jīng)過(guò)下活塞1和凸字形壓頭4中部的注水通道進(jìn)入巖樣的孔隙，再經(jīng)過(guò)擋環(huán)7、上活塞10中部的排水通道8從接管嘴9排出。缸筒4內(nèi)的巖樣15同時(shí)受凸字形.壓頭4和擋環(huán)7的剪力作用，巖樣15在剪切變形的同時(shí)發(fā)生滲透，在結(jié)構(gòu)破壞的一瞬間，滲流速度發(fā)生急劇的變化，以此模擬突水的特征，并驗(yàn)證突水是伴隨著結(jié)構(gòu)破壞的滲流失穩(wěn)過(guò)程。
權(quán)利要求1.一種剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，其特征在于它包括帶有階梯內(nèi)孔的缸筒(14)，缸筒 (14)階梯臺(tái)肩處設(shè)有固定巖樣(15)的定位環(huán)(12)，定位環(huán)(12)的下方設(shè)有頂在巖樣(15) 底端面的凸字形壓頭(4)，凸字形壓頭(4)與缸筒(14)內(nèi)壁所形成的環(huán)狀空隙處設(shè)有排氣塞(5)，凸字形壓頭(4)下部設(shè)有與缸筒(14)下部孔徑相配合的下活塞(1)，下活塞(1)和凸字形壓頭(4)的中部開(kāi)有連通巖樣(15)底部的注水通道；定位環(huán)(12)的上部設(shè)有壓住巖樣(15)的擋環(huán)(7)，擋環(huán)(7)的上部設(shè)有開(kāi)有多個(gè)透水孔的透水板(11)，透水板(11)的上部設(shè)有與缸筒(14)上部孔徑相配合的上活塞(10)，上活塞(10)上開(kāi)有連通透水板(11)中部的排水通道(8 )，排水通道(8 )的出口處設(shè)有接管嘴(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的定位環(huán)(12)與缸筒(14)之間設(shè)有第一密封圈(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，其特征在于上、下活塞(10、1)與缸筒(14)上、下部孔徑相配合之間分別設(shè)有第二密封圈(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的巖樣(15)與定位環(huán)(12 )之間設(shè)有密封環(huán)(13 )。
專(zhuān)利摘要一種剪切巖樣滲透試驗(yàn)裝置，包括缸筒，缸筒內(nèi)設(shè)有定位環(huán)，定位環(huán)的下方設(shè)有頂在巖樣底端面的凸字形壓頭，凸字形壓頭與缸筒內(nèi)壁所形成的環(huán)狀空隙處設(shè)有排氣塞，凸字形壓頭下部設(shè)有下活塞，下活塞和凸字形壓頭的中部開(kāi)有注水通道；定位環(huán)的上部設(shè)有擋環(huán)，擋環(huán)的上部設(shè)有透水板，透水板的上部設(shè)有上活塞，上活塞上開(kāi)有排水通道，排水通道的出口處設(shè)有接管嘴。巖樣在滲透的同時(shí)發(fā)生剪切變形，在結(jié)構(gòu)破壞的一瞬間，滲流速度發(fā)生急劇的變化，以此模擬突水的特征，并驗(yàn)證突水是伴隨著結(jié)構(gòu)破壞的滲流失穩(wěn)過(guò)程。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)成本低，密封快速，性能可靠，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01N3/24GK202024937SQ201120048468
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉玉, 李順才, 繆協(xié)興, 陳占清 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)