一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，包括環(huán)境模擬組件和加壓組件，環(huán)境模擬組件包括觀測筒、上蓋板和下蓋板，觀測筒的上端設(shè)置有第一上凸沿，下端設(shè)置有第一下凸沿，觀測筒內(nèi)設(shè)置有加壓筒，加壓筒的上端設(shè)置有第二上凸沿，下端設(shè)置有第二下凸沿，加壓筒的內(nèi)部形成置樣腔，上蓋板上開設(shè)有通孔，觀測筒與加壓筒之間形成加壓腔；加壓組件包括通過進水管道與觀測筒相連通的壓力泵，進水管道上安裝有單向閥。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便且成本低，容易操作，試驗安全性高，模擬真實性高，通過調(diào)節(jié)液壓大小能夠模擬不同深度煤層煤壁鉆孔周圍的載荷壓力，便于分析鉆孔周圍的變形及破壞情況。
【專利說明】
一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于煤礦井下水力壓裂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效模擬井下煤壁鉆孔周邊載荷壓力變化情況的圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，實驗室對帶孔方型巖樣壓縮研究大多數(shù)是單軸壓縮，鉆孔周圍的受力是不均勻的，因此很難真實的模擬井下煤壁鉆孔周圍的情況或是地面向下鉆孔孔周圍的破壞程度。而單軸壓縮帶孔方型巖樣得到的試驗數(shù)據(jù)較為單一，不能有效的描述井下孔壁真實的變形情況，且現(xiàn)有的模擬試驗臺只能針對方形鉆孔巖樣的變形情況進行研究，不能研究圓柱形鉆孔巖樣。
[0003]鉆孔的變形大小和破壞程度對于瓦斯的抽采起關(guān)鍵的作用，而井下事故大多是由瓦斯爆炸引起的。因此鉆孔抽采瓦斯可以有效地減少事故的發(fā)生，以及資源的充分利用。因而研究鉆孔周邊應(yīng)力對鉆孔的影響十分重要，巖樣加載均布載荷能夠有效模擬接近井下真實的地質(zhì)環(huán)境。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置。該模擬試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便且成本低，容易操作，試驗安全性高，模擬真實性高，通過調(diào)節(jié)液壓大小能夠模擬不同深度煤層煤壁鉆孔周圍的載荷壓力，便于分析鉆孔周圍的變形及破壞情況。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:包括環(huán)境模擬組件和加壓組件，所述環(huán)境模擬組件包括觀測筒、設(shè)置在所述觀測筒上端的上蓋板和設(shè)置在所述觀測筒下端的下蓋板，所述觀測筒的上端沿周向設(shè)置有用于安裝所述上蓋板的第一上凸沿，所述觀測筒的下端沿周向設(shè)置有用于安裝所述下蓋板的第一下凸沿，所述觀測筒內(nèi)設(shè)置有加壓筒，所述加壓筒的上端沿周向設(shè)置有第二上凸沿，所述加壓筒的下端沿周向設(shè)置有第二下凸沿，所述第二上凸沿安裝在所述上蓋板與第一上凸沿之間，所述第二下凸沿安裝在所述下蓋板與第一下凸沿之間，所述加壓筒的內(nèi)部形成置樣腔，所述上蓋板上開設(shè)有與所述置樣腔相對應(yīng)的通孔，所述觀測筒與加壓筒之間形成加壓腔；所述加壓組件包括通過進水管道與所述觀測筒相連通的壓力栗，所述進水管道上安裝有單向閥。
[0006]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述觀測筒的下部開設(shè)有加壓孔，所述觀測筒的上部開設(shè)有泄壓孔，所述進水管道的一端連接在所述觀測筒上加壓孔處，所述進水管道的另一端與所述壓力栗相連接。
[0007]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述進水管道上安裝有壓力表。
[0008]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述觀測筒上泄壓孔處連接有排水管道，所述排水管道上安裝有閥門。
[0009]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述加壓筒的兩端均沿周向設(shè)置有凸起的褶皺。
[0010]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述壓力栗為手動壓力栗。
[0011]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述上蓋板通過緊固件與所述第一上凸沿相連接，所述下蓋板通過緊固件與所述第一下凸沿相連接。
[0012]上述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述緊固件由螺栓和與所述螺栓相配合的螺母構(gòu)成。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0014]1、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便且成本低，容易操作，試驗安全性高，模擬真實性高，通過調(diào)節(jié)液壓大小能夠模擬不同深度煤層煤壁鉆孔周圍的載荷壓力，便于分析鉆孔周圍的變形及破壞情況。
[0015]2、本實用新型能夠滿足模擬圓柱體軸向帶孔巖樣圍壓的加載情況，人力物力耗費少，試驗效率高，且該裝置拆卸簡單，對操作人員要求低。
[0016]3、本實用新型能夠?qū)A柱體狀軸向帶孔的待測巖樣施加均布圍壓，便于在加載過程觀察巖樣整體以及鉆孔周圍的變形情況，通過加壓組件可以調(diào)節(jié)巖樣的圍壓大小，因此能夠依據(jù)不同深度煤壁鉆孔孔壁的周圍應(yīng)力大小，真實的模擬出煤壁鉆孔孔壁周圍應(yīng)力的大小，用于研究不同深度的煤壁鉆孔孔壁周圍的應(yīng)力分布情況以及鉆孔的變形情況。
[0017]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型環(huán)境模擬組件的剖視圖。
[0020]圖3為本實用新型上蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標記說明:
[0022]I—觀測筒；1-1 一第一上凸沿；1-2—第一下凸沿；
[0023]1-3一加壓孔； 1-4一泄壓孔； 2—加壓筒；
[0024]2-1—第二上凸沿；2-2—第二下凸沿；2-3—褶皺；
[0025]3—上蓋板；3-1—通孔；4 一下蓋板；
[0026]5 一加壓腔；6—壓力表；7—單向閥；
[0027]8—閥門；9 一壓力栗；10—置樣腔。
【具體實施方式】
[0028]如圖1?圖3所示的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，包括環(huán)境模擬組件和加壓組件，所述環(huán)境模擬組件包括觀測筒1、設(shè)置在所述觀測筒I上端的上蓋板3和設(shè)置在所述觀測筒I下端的下蓋板4，所述觀測筒I的上端沿周向設(shè)置有用于安裝所述上蓋板3的第一上凸沿1-1，所述觀測筒I的下端沿周向設(shè)置有用于安裝所述下蓋板4的第一下凸沿1-2，所述觀測筒I內(nèi)設(shè)置有加壓筒2，所述加壓筒2的上端沿周向設(shè)置有第二上凸沿2-1，所述加壓筒2的下端沿周向設(shè)置有第二下凸沿2-2，所述第二上凸沿2-1安裝在所述上蓋板3與第一上凸沿1-1之間，所述第二下凸沿2-2安裝在所述下蓋板4與第一下凸沿1-2之間，其中，第二上凸沿2-1和第二下凸沿2-2可起到加固密封的作用，所述加壓筒2的內(nèi)部形成置樣腔10，所述上蓋板3上開設(shè)有與所述置樣腔10相對應(yīng)的通孔3-1，所述觀測筒I的內(nèi)壁與加壓筒2的外壁之間形成封閉的加壓腔5;所述加壓組件包括通過進水管道與所述觀測筒I相連通的壓力栗9，所述進水管道上安裝有單向閥7。
[0029]如圖2所示，本實施例中，所述觀測筒I的下部開設(shè)有加壓孔1-3，所述觀測筒I的上部開設(shè)有泄壓孔1-4，所述進水管道的一端連接在所述觀測筒I上加壓孔1-3處，所述進水管道的另一端與所述壓力栗9相連接。
[0030]如圖1所示，本實施例中，所述進水管道上安裝有壓力表6。
[0031]如圖1所示，本實施例中，所述觀測筒I上泄壓孔1-4處連接有排水管道，所述排水管道上安裝有閥門8。
[0032]如圖2所示，本實施例中，所述加壓筒2的兩端均沿周向設(shè)置有凸起的褶皺2-3，所述褶皺2-3能夠便于待測巖樣在加壓過程中受到均布載荷，防止加壓筒2兩端和中心位置變形差異較大而導致待測巖樣受力不均勻。
[0033]如圖1所示，本實施例中，所述壓力栗9為手動壓力栗，便于調(diào)節(jié)不同情況的壓力以測量出不同壓力條件下待測巖樣的變形情況。
[0034]如圖1所示，本實施例中，所述上蓋板3通過緊固件與所述第一上凸沿1-1相連接，所述下蓋板4通過緊固件與所述第一下凸沿1-2相連接，安裝牢靠。
[0035]如圖2所示，本實施例中，所述緊固件由螺栓和與所述螺栓相配合的螺母構(gòu)成，便于組裝或拆卸。
[0036]實際使用時，待測巖樣為圓柱形帶孔巖樣，加壓筒2選用彈性透明橡膠材料制成，觀測筒1、上蓋板3和下蓋板4均選用透明有機玻璃材料制成，裝置透明度高便于采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)環(huán)境模擬組件的可視化，便于在測試過程中對待測巖樣及鉆孔周圍的變形情況進行全方位拍攝記錄，將待測巖樣沿通孔3-1置于置樣腔10中且保證待測巖樣的外壁與加壓筒2的內(nèi)壁過盈接觸，打開單向閥7，關(guān)閉閥門8，啟動壓力栗9向加壓腔5內(nèi)注水，加壓腔5內(nèi)液壓增大形成圍壓加載在待測巖樣周側(cè)，通過壓力表6可以檢測圍壓大小，采集待測巖樣及鉆孔周圍測試過程中的變形照片，觀察其變形情況。
[0037]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:包括環(huán)境模擬組件和加壓組件，所述環(huán)境模擬組件包括觀測筒(I)、設(shè)置在所述觀測筒(I)上端的上蓋板(3)和設(shè)置在所述觀測筒(I)下端的下蓋板(4)，所述觀測筒(I)的上端沿周向設(shè)置有用于安裝所述上蓋板(3)的第一上凸沿(1-1)，所述觀測筒(I)的下端沿周向設(shè)置有用于安裝所述下蓋板(4)的第一下凸沿(1-2)，所述觀測筒(I)內(nèi)設(shè)置有加壓筒(2)，所述加壓筒(2)的上端沿周向設(shè)置有第二上凸沿(2-1)，所述加壓筒(2)的下端沿周向設(shè)置有第二下凸沿(2-2)，所述第二上凸沿(2-1)安裝在所述上蓋板(3)與第一上凸沿(1-1)之間，所述第二下凸沿(2-2)安裝在所述下蓋板(4)與第一下凸沿(1-2)之間，所述加壓筒(2)的內(nèi)部形成置樣腔(10)，所述上蓋板(3)上開設(shè)有與所述置樣腔(10)相對應(yīng)的通孔(3-1)，所述觀測筒(I)與加壓筒(2)之間形成加壓腔(5);所述加壓組件包括通過進水管道與所述觀測筒(I)相連通的壓力栗(9)，所述進水管道上安裝有單向閥(7)。2.按照權(quán)利要求1所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述觀測筒(I)的下部開設(shè)有加壓孔(1-3)，所述觀測筒(I)的上部開設(shè)有泄壓孔(1-4)，所述進水管道的一端連接在所述觀測筒(I)上加壓孔(1-3)處，所述進水管道的另一端與所述壓力栗(9)相連接。3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述進水管道上安裝有壓力表(6)。4.按照權(quán)利要求2所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述觀測筒(I)上泄壓孔(1-4)處連接有排水管道，所述排水管道上安裝有閥門(8)。5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述加壓筒(2)的兩端均沿周向設(shè)置有凸起的褶皺(2-3)。6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述壓力栗(9)為手動壓力栗。7.按照權(quán)利要求1所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述上蓋板(3)通過緊固件與所述第一上凸沿(1-1)相連接，所述下蓋板(4)通過緊固件與所述第一下凸沿(1-2)相連接。8.按照權(quán)利要求7所述的一種圓柱形巖樣圍壓加載模擬試驗裝置，其特征在于:所述緊固件由螺栓和與所述螺栓相配合的螺母構(gòu)成。
【文檔編號】G01N3/12GK205426682SQ201620202142
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】張?zhí)燔? 石濤, 潘紅宇, 雷雄飛, 董曉剛, 魏文偉, 王乾, 陳閣
【申請人】西安科技大學