模拟岩爆的钻压一体化试验装置和试验方法与流程

文档序号:22397221发布日期:2020-09-29 18:07阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种模拟岩爆的钻压一体化试验装置,包括真三轴流固耦合试验系统(a),所述真三轴流固耦合试验系统的上、下、左、右、前、后六个方位分别设置有带压头(1a)的高精度液压缸(1),前方位的高精度液压缸(1)固定安装在支撑平台(2)上,其特征在于:还包括电钻(3)、滑动板(4)和刚性支架(5),所述电钻(3)固定安装在滑动板(4)上,电钻(3)的钻头端朝向岩石试样(b),电钻(3)的尾端与前高精度液压缸(1)的压头(1a)之间加装有90°倒置的工字钢(6),且电钻(3)的钻头正对岩石试样(b)的中心,所述刚性支架(5)包括固定板(5a)和支撑柱(5b),滑动板(4)与固定板(5a)通过t形槽上下相连实现滑动连接,每三根支撑柱(5b)为一组,沿着电钻(3)轴线延伸的方向间隔设置有多组支撑柱(5b)共同支承固定板(5a),每组的三根支撑柱(5b)呈上部分离、下部岔开的状态,支撑柱(5b)的上端焊接在固定板(5a)的正下方,每根支撑柱(5b)的下端安装有一个脚套(5c),所述支撑平台(2)上设置有与脚套(5c)对应的三条t形轨道(2a),所述脚套(5c)套在各自对应的t形轨道(2a)上并通过螺栓锁固。

2.根据权利要求1所述的模拟岩爆的钻压一体化试验装置,其特征在于:所述电钻(3)能夹持不同直径的钻头(3a)对岩石试样(b)进行钻孔。

3.根据权利要求2所述的模拟岩爆的钻压一体化试验装置,其特征在于:所述工字钢(6)两端面均粘有橡胶垫(7)。

4.一种利用权利要求1—3中任一项所述的钻压一体化试验装置模拟岩爆的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,试件准备和安装;

制备岩石试样(b),并将制备好的岩石试样(b)放入真三轴流固耦合试验系统的试样腔中;

第二步,装置安装;

选取合适直径的钻头安装到电钻(3)上,将电钻(3)固定在滑动板(4)上,并紧贴工字钢(6),然后推动滑动板(4),确保滑动板(4)能够在刚性支架(5)上顺利滑动,再利用螺栓将刚性支架(5)固定在支撑平台(2)上;

第三步,应力加载;

根据试验要求,利用真三轴流固耦合试验系统(a)对岩石试样(b)施加上、下、左、右、后五个方位的应力,并保持应力稳定,设置电钻(3)的一侧不施加应力从而形成临空面;

第四步,岩石钻孔;

控制前高精度液压缸(1)的压头(1a)向前移动,进而推动工字钢(6),使电钻(3)匀速前进,在岩石试样(b)的临空面中心处进行钻孔;

第五步,岩爆模拟;

待钻孔深度达到试验要求后,停止钻孔,控制前高精度液压缸(1)的压头(1a)向后移动,拆除支撑平台(2)上的电钻(3)、滑动板(4)和工字钢(6),期间保持岩石试样(b)上、下、左、右、后五个方位的加载应力不变,再将高速摄影机放置在刚性支架(5)上,最后进行上下两个方位的应力加载,模拟岩爆的发生。


技术总结
本发明公开了一种模拟岩爆的钻压一体化试验装置,包括真三轴流固耦合试验系统、电钻、滑动板和刚性支架,前高精度液压缸固定安装在支撑平台上,电钻固定安装在滑动板上,电钻的尾端与前高精度液压缸的压头之间加装有90°倒置的工字钢,刚性支架包括固定板、支撑柱,每根支撑柱的下端安装有一个脚套,支撑平台上设置有与脚套对应的三条T形轨道,脚套套在各自对应的T形轨道上并通过螺栓锁固。同时,本发明还公开了利用钻压一体化试验装置模拟岩爆的试验方法。基于现有的真三轴流固耦合试验系统进行改造,构思巧妙、性能可靠,能够用于模拟岩石在原位应力条件下的岩爆过程,更加贴近现场实际情况。

技术研发人员:张东明;赵宏刚;刘超;徐斌;余北辰
受保护的技术使用者:重庆大学
技术研发日:2020.06.11
技术公布日:2020.09.29
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