一种超高温高压的三轴试验装置

本发明属于岩石试验装置，特别涉及一种超高温高压的三轴试验装置。

背景技术：

1、深部探测工程活动普遍存在着一定程度的盲目性、低效性和不确定性。进入深部后，岩体材料的非线性行为更加凸显，岩体原位应力状态与地应力环境作用更加凸显，不同工程活动方式诱发的高应力和高量级灾害更加凸显。迫切需要发展适用于深部实际环境和不同工程活动方式的深部岩石力学新原理、新理论，实现深部岩体原位力学行为的研究，为深部资源开发奠定理论基础。深部岩石所处的“高应力、高地温、高渗压”原位赋存环境导致深部岩石的力学行为复杂多变，常规单轴已经无法满足工程实践需要。为研究深部岩体原位力学行为，本领域技术人员有必要开展超高温、超高压等复杂条件下岩石物理力学性质及变形破坏特征。

2、因此，如何提供一种超高温高压的三轴试验装置，以实现在超高温、超高压条件下研究岩石物理力学性质及变形情况，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超高温高压的三轴试验装置，以至少解决上述一种技术问题。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种超高温高压的三轴试验装置，所述试验装置包括：底座，所述底座的下部设置有若干个备用腔体孔，所述底座的中部设置有第一凹槽；试验组件，所述试验组件设置在所述底座的上表面；动密封组件，所述动密封组件设置在所述试验组件的上表面；筒体，所述筒体包裹所述底座的上部和所述动密封组件的下部，使得所述筒体、所述底座和所述动密封组件合围形成一容置空间，在所述底座与所述筒体相接触的部位处设置有密封圈，所述筒体的上部设置有一朝向所述动密封组件方向凹陷的承托平台，所述筒体的下部设置有第二凹槽，所述试验组件位于所述容置空间内；水冷却组件，所述水冷却组件设置在所述承托平台上，用于对所述动密封组件降温；接口组件，所述接口组件的接口端与所述备用腔体孔相适配，所述接口组件具有一冷却长度区间，以通过所述冷却长度区间对所述接口组件降温冷却；紧固组件，所述紧固组件的一端与所述第一凹槽可拆卸式连接，所述紧固组件的另一端与所述第二凹槽可拆卸式连接。

3、在第一方面中，所述紧固组件包括：若干个卡接件，每一个所述卡接件的内侧面开设有密封凹槽，每一个所述卡接件的外侧面为倾斜曲面；锥套，所述锥套套设于所述卡接件的外部，并抵于所述倾斜曲面；其中，所述密封凹槽的两端的突出部位分别与所述第一凹槽和所述第二凹槽相适配，所述密封凹槽的中间的凹陷部位抵于所述底座和所述筒体。

4、在第一方面中，所述水冷却组件包括：冷却本体、冷水套进水口和冷水套出水口；所述冷却本体设置在所述承托平台上，所述冷水套进水口和所述冷水套出水口均间隔设置在所述冷却本体上；其中，所述冷水套进水口外接冷却泵出水口，所述冷水套出水口外接冷却泵进水口，使得所述冷却泵出水口通过所述冷水套进水口将冷水通入至所述冷却本体内循环，并依次经所述冷水套出水口、所述外接冷却泵进水口进入外接冷却泵。

5、在第一方面中，所述动密封组件包括：动活塞，所述动活塞的下端面抵于所述试验组件；加压平台，所述加压平台与所述动活塞固定连接；其中，在所述加压平台上端设置液压装置，通过所述液压装置向加压平台施加轴向荷载，进而带动所述动活塞在所述筒体内移动，以通过所述动活塞向所述试验组件施加轴向荷载。

6、在第一方面中，所述接口组件包括：加长管道，所述加长管道的管身长度构成所述冷却长度区间，所述加长管道的一端通过所述接口端与所述备用腔体孔可拆卸式连接；连接件，所述连接件与所述加长管道的另一端可拆卸式连接，通过所述加长管道的管身长度所构成的所述冷却长度区间对所述连接件进行降温冷却。

7、在第一方面中，所述加长管道包括：若干个第一类加长管道，每一个所述第一类加长管道的一端与对应的一个所述备用腔体孔可拆卸式连接，每一个所述第一类加长管道的另一端与所述连接件可拆卸式连接；若干个第二类加长管道，每一个所述第二类加长管道的一端与对应的一个所述备用腔体孔可拆卸式连接，每一个所述第二类加长管道的另一端与所述连接件可拆卸式连接。

8、在第一方面中，所述连接件包括：与所述第二类加长管道数量相适配的传感器外接头，每一个所述传感器外接头与对应的一个所述第二类加长管道的另一端可拆卸式连接，每一个所述传感器外接头通过一延长导线与传感器内接头电连接，每一个所述延长导线安置于对应的一个所述第二类加长管道中，所述传感器内接头设置在所述容置空间内。

9、在第一方面中，所述连接件还包括：围压入口，所述围压入口与第一个所述第一类加长管道的另一端可拆卸式连接；围压出口，所述围压出口与所述容置空间连通；其中，围压介质从所述围压入口经所述第一类加长管道充入以充满所述容置空间，用于对所述试验组件提供围压环境，并从所述围压出口流出。

10、在第一方面中，所述连接件还包括：渗流入口，所述渗流入口与第二个所述第一类加长管道的另一端可拆卸式连接；渗流出口，所述渗流出口与第三个所述第一类加长管道的另一端可拆卸式连接。

11、在第一方面中，所述试验组件还包括：上压头，所述上压头抵于所述动活塞的下端面；下压头，所述下压头抵于所述底座的上表面；其中，试样设置在所述上压头和所述下压头之间。

12、有益效果：

13、本发明提供的一种超高温高压的三轴试验装置，包括底座、试验组件、动密封组件、筒体、水冷却组件、接口组件和紧固组件，试验组件设置在底座的上表面，动密封组件设置在试验组件的上表面，筒体包裹底座的上部和动密封组件的下部，使得筒体、底座和动密封组件合围形成一容置空间，试验组件位于容置空间内，在底座与筒体相接触的部位处设置有密封圈，以实现对试验装置的一次密封，防止容置空间中流体溢出；在筒体的上部设置一朝向动密封组件方向凹陷的承托平台，用于承托水冷却组件；底座的下部设置有若干个备用腔体孔，用于连接接口组件，通过接口组件提供围压环境；底座的中部设置有第一凹槽，筒体的下部设置有第二凹槽，通过紧固组件的一端与第一凹槽可拆卸式连接，紧固组件的另一端与第二凹槽可拆卸式连接，使得紧固组件对底座和筒体的连接处进行二次密封，并通过紧固组件与凹槽之间的可拆卸式连接的连接方式，使得筒体和底座连接更稳固，且更方便试验装置的拆卸；水冷却组件设置在承托平台上，用于对动密封组件降温，通过对动密封组件的局部冷却降低了轴向加载系统的整体温度，保证了超高温高压下动密封组件的密封效果，延长了动密封组件的使用寿命，节约了设备成本，提高了设备的整体安全性能；接口组件的接口端与备用腔体孔相适配，且接口组件具有一冷却长度区间，以通过所述冷却长度区间对接口组件进行自然冷却降温，进而保证接口组件的实验精度、使用寿命及安全性。

技术特征：

1.一种超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：

2.根据权利要求1所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述紧固组件包括：

3.根据权利要求2所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述水冷却组件包括：

4.根据权利要求3所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述动密封组件包括：

5.根据权利要求4所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述接口组件包括：

6.根据权利要求5所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述加长管道包括：

7.根据权利要求6所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述连接件包括：

8.根据权利要求7所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述连接件还包括：

9.根据权利要求8所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述连接件还包括：

10.根据权利要求9所述的超高温高压的三轴试验装置，其特征在于，所述试验组件还包括：

技术总结
本发明提供了一种超高温高压的三轴试验装置，包括：底座、试验组件、动密封组件、筒体、水冷却组件、接口组件和紧固组件，试验组件设置在底座的上表面，动密封组件设置在试验组件的上表面，筒体包裹底座的上部和动密封组件的下部，使得筒体、底座和动密封组件合围形成一容置空间，在容置空间内设置试验组件，通过在动密封组件周围设置水冷却组件，对动密封组件降温，进而降低轴向加载系统的整体温度；接口组件包括加长管道和连接件，在底座上的备用腔体孔设置加长管道，并通过加长管道降低连接件的温度，进而保证连接件的正常运行；通过紧固组件对底座和筒体进行密封、紧固，提高试验装置的密封效果。

技术研发人员：胡大伟,乔梓琮,杨福见,成兴峰,杨阳,周辉,张传庆,胡明明,杨凡杰,卢景景,朱勇,高阳
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16