配合CT实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置的制作方法

配合ct实时扫描的高温
—
渗流
—
三轴应力耦合实验装置
技术领域
1.本发明涉及岩土工程试验装置技术领域，具体涉及一种配合ct实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置。


背景技术：

2.在超高地应力、高地温、海水强腐蚀环境下的地下工程建设中，存在许多复杂的岩石力学问题，因此，研究复杂耦合环境下岩石的力学和工程性质，对实际地下工程建设具有重要的作用。
3.对于高温-化学渗流-应力耦合试验研究，现有的配合ct在线扫描的真三轴试验机，通常在岩石试样两端加入侵蚀溶液，在试样周围加热，以形成温度、化学耦合作用，但其使用范围有限，主要存在以下问题：1)难以设置高温应力场，试验温度与实际地下高温不符，影响试验结果的准确性；2)在化学渗流试验中，当下多采用传统液压泵提供压力源，而传统液压泵的效率和工作性能受温度影响较大，不适宜长期工作；3)装置结构复杂、体积较大，空间占用较大，对ct设备要求较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种解决目前ct实时扫描岩石实验装置所存在的难以设置高温、化学渗流渗透压不稳、装置结构复杂等问题的配合ct实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
6.本发明提供一种配合ct实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置，包括：
7.承载主体；所述承载主体内设有温压室；所述温压室内设有试样室；
8.所述温压室用于为所述试样室提供实验所需的温度和压力；
9.所述试样室连通有渗流机构；所述渗流机构，用于为置于所述试样室内的试样提供渗流体；
10.所述承载主体上设有有应力加载机构，所述应力加载机构用于为所述试样提供加载应力。
11.优选的，所述承载主体内设有保温层，所述保温层围设于所述温压室的周围；所述温压室的外部设有循环水冷系统，所述循环水冷系统位于所述保温层内。
12.优选的，所述试样室的一端可活动的设有第一垫块，所述试样室的另一端固定设有第二垫块，所述试样位于所述第一垫块和所述第二垫块之间。
13.优选的，所述加载机构包括设于所述承载主体上的电动缸和千斤顶，所述千斤顶的伸缩端连接所述第一垫块。
14.优选的，所述承载主体上通过连接杆连接有第一夹板，所述第一夹板通过螺栓连接有第二夹板，所述电动缸和所述千斤顶连接在所述第二夹板上。
15.优选的，所述伸缩端与所述第一垫块之间设有压力传感器，所述第一垫块上还连
接有位移传感器。
16.优选的，所述渗流机构包括所述第一垫块和所述试样之间设置第一透水板，所述第二垫块和所述试样之间设置第二透水板；以及，
17.所述第一透水板通过进水管连通的储水箱，所述第二透水板通过出水管连通所述储水箱；所述储水箱内设有水泵，所述进水管上设有渗透压伺服控制系统。
18.优选的，所述第一垫块和所述第二垫块上均设有通道，所述第一垫块的通道一端连通所述进水管，另一端连通所述第一透水板；所述第二垫块的通道一端连通所述出水管，另一端连通所述第二透水板。
19.优选的，所述温压室的一端连通工质储箱，所述温压室的另一端也连通所述工质储箱；所述工质储箱内设有加热器和工质泵；所述温压室内设有温压伺服控制系统。
20.优选的，所述承载主体设于底座上，所述承载主体的内部设有承载平台，所述温压室和所述试样室设于所述承载平台上。
21.本发明有益效果：结构相对简单、组装方便、便携性强，温度-化学耦合效果好；采用渗透压伺服控制系统，改进了传统的液压泵加压方式，保证了长时间、稳定、可靠的化学渗流作用；采用高温导热油作为围压介质进行试件加热，并加入水循环冷却系统，实现了更高、更稳定的实验环境温度。
22.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例所述的配合ct实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置结构图。
25.图2为本发明实施例所述的配合ct实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置进行试样实验的流程图。
26.其中：1-承载主体；2-温压室；3-试样室；4-试样；5-保温层；6-循环水冷系统；7-第一垫块；8-第二垫块；9-电动缸；10-千斤顶；11-连接杆；12-第一夹板；13-螺栓；14-第二夹板；15-压力传感器；16-位移传感器；17-第一透水板；18-第二透水板；19-进水管；20-储水箱；21-出水管；22-水泵；23-渗透压伺服控制系统；24-工质储箱；25-加热器；26-工质泵；27-温压伺服控制系统；28-底座；29-承载平台；30-进油管；31-出油管；32-密封圈。
具体实施方式
27.下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
28.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术
语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
29.还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
30.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
32.在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
36.本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
37.实施例1
38.本实施例1中，提供一种配合ct实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置，包括：
39.承载主体1；所述承载主体1内设有温压室2；所述温压室2内设有试样室3；
40.所述温压室2用于为所述试样室3提供实验所需的温度和压力；
41.所述试样室3连通有渗流机构；所述渗流机构，用于为置于所述试样室3内的试样4提供渗流体；
42.所述承载主体1上设有应力加载机构，所述应力加载机构用于为所述试样4提供加载应力。
43.所述承载主体1内设有保温层5，所述保温层5围设于所述温压室2的周围；所述温
压室2的外部设有循环水冷系统6，所述循环水冷系统6位于所述保温层5内。所述循环水冷系统6由水冷套筒、密封腔、进水口、出水口组成。
44.所述试样室3的一端可活动的设有第一垫块7，所述试样室3的另一端固定设有第二垫块8，所述试样4位于所述第一垫块7和所述第二垫块8之间。
45.所述应力加载机构包括设于所述承载主体1上的电动缸9和千斤顶10，所述千斤顶10的伸缩端连接所述第一垫块7。而在一个具体实例中，可将电动缸9或千斤顶10单独设于所述承载主体1上，然后连接第一垫块7。
46.所述承载主体1上通过连接杆11连接有第一夹板12，所述第一夹板12通过螺栓13连接有第二夹板14，所述电动缸9和所述千斤顶10连接在所述第二夹板14上。
47.所述伸缩端与所述第一垫块7之间设有压力传感器15，所述第一垫块7上还连接有位移传感器16。
48.所述渗流机构包括所述第一垫块7和所述试样4之间设置的第一透水板17，所述第二垫块8和所述试样4之间设置的第二透水板18；以及，所述第一透水板17通过进水管19连通的储水箱20，所述第二透水板18通过出水管21连通所述储水箱20；所述储水箱20内设有水泵22，所述进水管19上设有渗透压伺服控制系统23。大功率的渗透压元件(包括渗透压伺服阀和渗透压执行元件)、小功率的指令信号元件动作。渗透压伺服系统通过使用渗透压伺服阀或渗透压感受器，将小功率的电信号转换为大功率的渗透压动力，从而实现伺服控制。
49.所述第一垫块7和所述第二垫块8上均设有通道，所述第一垫块7的通道一端连通所述进水管19，另一端连通所述第一透水板17；所述第二垫块8的通道一端连通所述出水管21，另一端连通所述第二透水板18。
50.所述温压室2的一端通过进油管30连通工质储箱24，所述温压室2的另一端通过出油管31连通所述工质储箱24；所述工质储箱24内设有加热器25和工质泵26；所述温压室2内设有温压伺服控制系统27。温度伺服控制系统，只需将渗透压伺服控制系统中的渗透压相关原件替换为温度原件即可。
51.所述承载主体1设于底座28上，所述承载主体1的内部设有承载平台29，所述温压室2和所述试样室3均设于所述承载平台29上。
52.所述试样室3和所述承载平台29之间设置有密封圈32。所述试样室3由热收缩套制成。
53.热收缩套由耐高温不易变形的材料制成，具有优异的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击及良好的抗紫外线和光老化性能。
54.结合图2所示，使用本实施例所述的配合实时ct扫描的高温-渗流-三轴应力耦合实验装置，进行实验时，包括如下操作步骤：
55.(1)制备试件并放入试件。将工程所得岩石制备成与试件测试室相匹配的柱状样品，表面打磨光滑，连同上垫块、下垫块放置于装置中，连接好轴向加载千斤顶、电动缸、位移感应装置、应力感应装置。
56.(2)加高温加围压。使用加热器将油仓中的高温导热油进行加热，通过油泵、进油管、出油管，将高温导热油输入温压腔中实现循环，并通过温压伺服控制系统、水循环冷却系统控制温度、压力。
57.(3)化学渗流。将水箱中的化学溶液通过水泵、进水管、出水管注入岩体试件中发
生化学作用，并通过渗透压伺服控制系统控制溶液压力。
58.(4)ct扫描。通过ct扫描系统，对岩石试件的原始内部状态进行扫描。
59.(5)轴向应力加载。启动电动缸5，通过轴向千斤顶6对岩石试件13加载轴向应力，并通过应力感应装置8监测控制轴向力，通过位移感应装置7记录岩石试件13的位移变形数据。
60.(6)ct扫描。在试件应力达到试验要求时，或温度-化学耦合作用达到试验要求时，或者岩石试件破坏时，再通过ct设备对岩石试件内部进行扫描。
61.(7)应力卸载。待试验完成或岩石试件破坏后，停止加热，通过水循环冷却系统使装置降温至室温后，卸载应力。
62.(8)整理数据。将试验获得的数据进行处理。
63.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。