一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，包括，液压加载组件，液压加载组件具有第一基体；第一基体具有一端开口的中空圆筒结构，第一基体的开口端部设有液压缸体，液压缸体的外壁面和第一基体的内壁面过度配合，液压缸体的端部同轴设有液压注入腔室，液压缸体内部同轴设有液压杆，液压杆贯穿第一基体，液压杆上同轴固设有滑移块，滑移块和液压缸体的内侧壁过度配合，滑移块的下环面上固设有限位部，液压缸体内部设有受压簧，受压簧与液压杆同轴；本发明专利技术通过液压加载组件的设置，能够实现对保压岩心的持续加载，也能够确保液压杆的自由端部持续地向保压岩心的端面均匀施加载荷，以获得准确的试验数据。以获得准确的试验数据。以获得准确的试验数据。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统


[0001]本专利技术涉及深海岩土工程
，具体为一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统。

技术介绍

[0002]对海底资源进行钻头取芯是海洋地质勘探的最终手段，也是获取地质储量的唯一手段，钻探取芯也是海洋工程地质调查的重要手段之一。使用大洋钻探船对海底进行钻探是目前海洋资源勘查的主要方式，但这种方式不够经济，海洋钻探船吨位大，消耗高。针对海底水合物资源调查，以及海洋工程地质调查的钻探深度一般进数十米至200米，这类钻探的发展趋势是使用通用型科考船搭载能在海底自主作业水下钻机进行钻探。为了解沉积物中是否有水合物，或者是烃渗漏，通常要求对深海沉积物岩心进行保压，即在岩心从海底提升到海面的过程中，使岩心保持海底压力不变，否则烃类气体会随压力降低而散发。而若想进一步阐明深部岩体的水力压裂机制和三轴应力状态下的破坏机制，必须进行室内模拟高温高压水力压裂及三轴岩心试验，从而获得岩心各项物理性质参数，以此反映深部地下岩体的相关特性。由此，相应的试验装置相继被研发出来用于开展模拟试验。
[0003]现有技术中公开的用于在钻柱组件中产生轴向载荷的装置（US20220049560A1），该专利技术包括中空的缸筒和具有键的弹簧加载的流通柱塞杆，该杆和键形成子组件。空心圆柱筒上设有密封环和沿圆柱筒内母线设置的纵向两侧凹槽，凹槽纵向和横向间隙地容纳柱塞杆，使得键能够与流经的柱塞杆一起沿着凹槽移动。两侧纵向凹槽的长度取决于流通柱塞杆的工作行程的最大长度，该专利技术通过上述技术手段提高了钻柱的操作效率以及扩展的功能能力，但上述轴向加载装置在对保压岩心的轴向加载试验中的使用过程中还存在不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，以解决现有装置中所能提供的最大载荷有限、轴杆类零件受轴向力易发生刚性形变、压头和保压岩心端面之间的密封性不佳、在使用热收缩套时的热缩效果不佳，以及热缩过度的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，包括，液压加载组件，液压加载组件具有第一基体；第一基体具有一端开口的中空圆筒结构，第一基体的开口端部设有液压缸体，液压缸体的外壁面和第一基体的内壁面过度配合，液压缸体的端部同轴设有液压注入腔室，液压缸体内部同轴设有液压杆，液压杆贯穿第一基体，液压杆上同轴固设有滑移块，滑移块和液压缸体的内侧壁过度配合，滑移块的下环面上固设有限位部，液压缸体内部设有受压簧，受压簧与液压杆同轴，受压簧位于限位部的下方。
[0006]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过液压加载组件的设置，能够实现对保压岩心的持续加载，也能够提高保压岩心加载过程中的密封性，还够确保
液压杆的自由端部持续地向保压岩心的端面均匀施加载荷，以获得准确的试验数据。
[0007]根据本专利技术一实施例，该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统还包括，辅助加载组件，辅助加载组件具有辅助加载基体，辅助加载基体具有圆柱状中空结构，辅助加载基体内部同轴设有装配套体，辅助加载基体底部设有底板。
[0008]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过辅助加载基体的设置，可以保护液压杆的自由端部，也可以提高液压杆和保压岩心之间的同轴度。
[0009]根据本专利技术一实施例，装配套体具有主轴套和侧防护套，主轴套和侧防护套之间设有滚珠，主轴套可拆卸地连接于液压杆的端部，侧防护套可拆卸地连接于辅助加载基体的内壁上。
[0010]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过可拆卸的主轴套和侧防护套将底板安装在缓冲件的底部，便于更换不同的尺寸的底板和压头来使其匹配保压岩心的不同横截面大小。另一方面，在加载试验完成后，底板和压头之间的接触面上可能残留有液压油等粘稠物使其产生粘连，而由于本装置所提供的侧防护套和液压杆之间通过主轴套进行转动连接，则对于上述情况，本装置可通过旋转辅助加载基体，利用离心力来使压头便于脱离底板，避免直接取下压头时损坏辅助加载基体的情况发生。
[0011]根据本专利技术一实施例，辅助加载基体内部设有容纳腔室，容纳腔室位于装配套体的下方，容纳腔室内部设有缓冲件。
[0012]根据本专利技术一实施例，缓冲件具有平行设置的上受压板和下受压板，上受压板和下受压板具有等大的圆板状结构，上受压板和下受压板的轴线重合，上受压板和下受压板之间同轴设有受压柱。
[0013]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过缓冲件中受压柱的设置，能够使装置所提供的载荷力均匀分布到压头上，提高保压岩心轴向加载试验结果的准确性。
[0014]根据本专利技术一实施例，上受压板上周向设有上螺旋缓冲件，下受压板上周向设有下螺旋缓冲件，上螺旋缓冲件和下螺旋缓冲件的个数相同且一一对应，上螺旋缓冲件、下螺旋缓冲件均具有轴杆和传压板，传压板具有螺旋板状结构。
[0015]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过上螺旋缓冲件和下螺旋缓冲件的设置，可以提高受压柱所能承受的最大载荷，有利于试验进行中加载上限的提升。
[0016]根据本专利技术一实施例，上螺旋缓冲件、下螺旋缓冲件的传压板的螺旋方向相反，任一上螺旋缓冲件或下螺旋缓冲件的端部上设有弹性柱。
[0017]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过弹性柱的设置，可以为轴杆提供受力缓冲空间，有效避免装置在长期高载荷使用的情况下，轴杆发生刚性形变。
[0018]根据本专利技术一实施例，该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统还包括，安装基体，安装基体具有底座，底座上设有试验基台，试验基台具有承载限位板，试验基台上开设有试验操作窗，试验操作窗内部放置有保压岩心，试验基台的顶部设有液压接入部件。
[0019]根据本专利技术一实施例，该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统还包括，辅助固定套，辅助固定套具有圆形基体，圆形基体具有圆板状结构，圆形基体的一圆面
上周向设有多个固定弯板，固定弯板的端部具有向圆形基体外侧弯曲的弯板结构，相邻固定弯板之间具有辅助槽。
[0020]该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，通过辅助固定套的设置，不仅能够保证保压岩心和压头在装载时的同轴度，而且在进行加载试验过程中，由于保压岩心最终受力断裂而导致其端面不平整，本装置则通过辅助固定套的设置能够避免压头在水平方向上发生倾斜的情况发生，同时也避免保压岩心在断裂时，其端面上产生的岩石碎屑从压头和保压岩心端面之间存在的间隙溅出。
[0021]根据本专利技术一实施例，该一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统还包括，热缩防护套管，热缩防护套管具有套管主体，套管主体的内侧壁上设有热缩凹槽，热缩凹槽由一端开口的圆槽和方槽组成，套管主体的侧壁内部开设有环形通槽，环形通槽贯穿热缩凹槽，环形通槽内部安装有卡箍部件，由套管主体的外侧壁向内开设有卡箍端部释放槽，其中，热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，包括，液压加载组件（1），所述液压加载组件（1）具有第一基体（11）；其特征在于：所述第一基体（11）具有一端开口的中空圆筒结构，所述第一基体（11）的开口端部设有液压缸体（12），所述液压缸体（12）的外壁面和所述第一基体（11）的内壁面过度配合，所述液压缸体（12）的端部同轴设有液压注入腔室（13），所述液压缸体（12）内部同轴设有液压杆（14），所述液压杆（14）贯穿所述第一基体（11），所述液压杆（14）上同轴固设有滑移块（15），所述滑移块（15）和所述液压缸体（12）的内侧壁过度配合，所述滑移块（15）的下环面上固设有限位部（151），所述液压缸体（12）内部设有受压簧（16），所述受压簧（16）与所述液压杆（14）同轴，所述受压簧（16）位于所述限位部（151）的下方。2.根据权利要求1所述的一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，其特征在于：所述一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统还包括，辅助加载组件（2），所述辅助加载组件（2）具有辅助加载基体（21），所述辅助加载基体（21）具有圆柱状中空结构，所述辅助加载基体（21）内部同轴设有装配套体（22），所述辅助加载基体（21）底部设有底板（25）。3.根据权利要求2所述的一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，其特征在于：所述装配套体（22）具有主轴套（221）和侧防护套（222），所述主轴套（221）和所述侧防护套（222）之间设有滚珠（223），所述主轴套（221）可拆卸地连接于所述液压杆（14）的端部，所述侧防护套（222）可拆卸地连接于辅助加载基体（21）的内壁上。4.根据权利要求3所述的一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，其特征在于：所述辅助加载基体（21）内部设有容纳腔室（23），所述容纳腔室（23）位于所述装配套体（22）的下方，所述容纳腔室（23）内部设有缓冲件（24）。5.根据权利要求4所述的一种适用于深海保压岩心三轴试验的轴向加载系统，其特征在于：所述缓冲件（24）具有平行设置的上受压板（241）和下受压板（242），所述上受压板（241）和所述下受压板（242）具有等大的圆板状结构，所述上受压板（241）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉红，陈家旺，高巧玲，林渊，赵洪洋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：