【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩石应力加载，具体涉及一种岩石应力及岩溶渗流实验装置。
技术介绍
1、近年来，国内外学者开始研究酸性流体在岩石内部渗流条件下的溶蚀特征，分析温度、压力、矿物成分及储集空间类型等对溶蚀作用的影响。
2、公开号为cn112146993a的专利技术申请专利，提出了一种岩石力学三轴试验机，包括外压力室和位于所述外压力室内部的内压力室，内压力室的侧壁上设置有连通所述外压力室的连通孔；还包括能够置于所述内压力室内部的上压头和下压头、轴压驱动件和提升机构；其采用了内压力室和外压力室内外嵌套的方式，内压力室用于快速安装岩石试验样，此设计减少了安装岩石试样的时间，减少了外压力室充液排液的时间，极大的提高了试验效率。
3、但是该专利技术装置只能实现简单的应力加载功能，无法分析应力-渗流耦合作用下的岩石力学特性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，以解决装置只能实现简单的应力加载功能，无法分析应力-渗流耦合作用下的岩石力学特性的问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，包括：
4、实验釜；
5、岩石试件，其固定在实验釜内；
6、竖向应力加载装置，其设在实验釜内，用以对所述岩石试件提供竖向加载力；
7、渗流水压加载装置，其设在实验釜上，用以对所述岩石试件提供岩溶及渗流水压加载力；
8、围压加载装置，其设在实
9、温度调节装置，用以控制岩石试件所处环境的温度。
10、该技术方案中，需要说明的是，实验釜的顶部设有顶盖，顶盖通过螺栓与实验釜可拆卸连接，螺栓竖直设置，以提供抗拉强度；顶盖上设有泄压管和把手，泄压管上设有压力表，用以观察实验釜内压力；且在实验釜的底部设有与其可拆卸连接的底盖，底盖也通过螺栓和实验釜连接，该螺栓横向设置，以提供剪切强度；本方案中，具有以下多个优点：1.本试验的加载装置均放置在一个密闭空间内，保障竖向应力及环向应力加载过程中的安全；2.实现岩体在复杂环境下力学特性研究：该试验装置具备渗流水压加载功能、环向及纵向应力加载功能、温度调控功能，不仅可以对复杂地质环境下岩溶发育状况进行模拟，还可以模拟复杂环境下岩土体的力学特性研究；3.实现复杂地质环境下岩溶模拟：该试验装置具有应力加载装置、温度调控装置和高围压加载装置，不仅可以研究地应力、水压力、温度等物理参数对岩溶发育的影响分析，还可以实现多物理场作用下岩溶孕育、发展的全过程模拟；4.实现竖向应力加载系统的简洁、智能反馈控制：该试验装置利用高-低压油压及传感器控制信号、控制开关实现对竖向应力加载的智能控制。同时，利用液压传递压力时，加载油缸面积远大于岩石试件面积，可以以较小的油缸工作压力实现岩石试件高应力的施加。
11、优选的，所述竖向应力加载装置包括由上而下依次设置的竖向加载上部构件、竖向加载中部构件及下部隔离构件；所述竖向加载上部构件与竖向加载中部构件之间形成高压工作区，其与所述实验釜的顶部之间形成高压区，所述高压区与所述高压工作区之间通过第二连通管连通，所述第二连通管上设有第二流量控制器；所述实验釜的侧壁上设有与高压区连通的竖向液压进口，所述竖向液压进口上设有第一单向阀；所述竖向加载中部构件滑动嵌设在实验釜内，且所述竖向加载中部构件的底部设有竖向加载下部构件，所述竖向加载下部构件的底部穿过下部隔离构件并与岩石试件的顶部接触；所述下部隔离构件与竖向加载中部构件之间形成低压区，所述实验釜侧壁上设有与低压区连通的低压区进口，低压区进口设有单向阀门，所述低压区和高压工作区之间通过第一连通管连通，所述第一连通管上设有第一流量控制器。
12、该技术方案中，需要说明的是，下部隔离构件通过螺栓与实验釜连接，螺栓横向设置，下部隔离构件的横截面为l型，在实验釜的内壁上设有卡槽，卡槽内设有嵌入块，在嵌入块与下部隔离构件之间螺纹连接有固定压环，进一步的，安装过程中，先安装嵌入块，再安装固定压环，固定压环将嵌入块抵紧，这样设置使得其能够通过环向面承受剪切力，安全性和承压值大为提高。进一步的，竖向加载上部构件与实验釜的内壁之间设有密封橡胶圈，用以保证绝对密封；低压区还设有泄压阀，用以保证低压区的压力恒定，在竖向加载中部构件的底部通过螺栓连接有中部过渡构件，且竖向加载下部构件与中部过渡构件底部连接；其次，需要强调的是，竖向应力加载装置的横截面积大于岩石试件的横截面积，作用在纵向应力加载腔中的液体压强，可以通过液压原理，三腔液压耦合，在试验釜内通过设置的多个构件实现加载在岩石试件上压力的放大效果，进而实现岩石试件纵向压力的高效加载；本方案中，竖向加载中部构件将高压工作区与低压区隔开，高压与低压形成压差施加在竖向加载中部构件上面，再通过中部过渡构件传递给竖向加载下部构件，进而实现对岩石试件的竖向加载。
13、优选的，所述高压区处、高压工作区处以及低压区处都分别设有液压传感器，所述竖向加载下部构件上设有位移传感器，每个所述液压传感器、第一流量控制器、位移传感器以及第二流量控制器分别与外部高低压智能反馈控制系统电连接。
14、该技术方案中，需要说明的是，高低压智能反馈控制系统通过收集设置在高压区、高压工作区、低压区的液压传感器以及位移传感器的数据，再将收集来的数据与人为设置的参数进行整合反馈给流量控制器，再通过流量控制器控制高压区与高压工作区、高压工作区与低压区的流量交换，进而实现对竖向应力加载的智能调控。
15、优选的，所述渗流水压加载装置包括进水管和软管，所述进水管设在实验釜侧壁上，其一端穿入到低压区内与软管的一端连通，所述软管远离进水管的一端固定到竖向加载下部构件中间空腔的顶端侧向出口。通过位于竖向加载下部构件的中间空腔，将渗流水压加载到岩石试件顶部。所述垫片底部设有环向放射状沟槽，可将软管传导入竖向加载下部构件中间空腔的水压均匀分布到岩石试件顶部；所述进水管上设有第二单向阀、第一水压表及开关阀。
16、该技术方案中，需要说明的是，进水管上还设有水泵，用以将外部水源输送至软管，第一水压表用以实时监测入渗水压的大小；垫片与竖向加载下部构件通过螺纹连接，环向放射状沟槽的设置便于将渗流水均匀的分布在岩石试件上；实验釜的底部设有与其连通的出水管，所述出水管上设有第二压力表和阀门；其次，在软管与竖向加载下部构件的连接处设有锁紧螺丝，用以固定软管，在螺丝底部添加一个密封垫圈，避免渗流水逸出到低压腔中；活动软管的设置可以保证加载过程中其不会受到竖向加载下部构件的移动而变形影响水压的加载。通过上述装置实现对岩体试件长时间恒定的水压加载，具体工作流程为：打开水泵，水泵将外部水源加压后通过进水管和软管流入垫片内，再从垫片底部的环向放射状沟槽中均匀的作用于岩石试件。
17、优选的，所述围压加载装置包括围压区和不透水密封膜，所述不透水密封膜包裹在岩石试件上，且其顶部通过密封环与竖向加载下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述竖向应力加载装置包括由上而下依次设置的竖向加载中部构件(13)及下部隔离构件(18)；
3.根据权利要求2所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述实验釜(50)的内部还嵌设有竖向加载上部构件(7)，所述竖向加载上部构件(7)位于竖向加载中部构件(13)的上方，所述竖向加载上部构件(7)与竖向加载中部构件(13)之间形成高压工作区(31)，其与所述实验釜(50)的顶部之间形成高压区(30)，所述高压区(30)与所述高压工作区(31)之间通过第二连通管(81)连通，所述第二连通管(81)上设有第二流量控制器(101)；
4.根据权利要求3所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述高压区(30)处、高压工作区(31)处以及低压区(32)处都分别设有液压传感器(51)，所述竖向加载下部构件(17)上设有位移传感器(52)，每个所述液压传感器(51)、第一流量控制器(10)、位移传感器(52)以及第二流
5.根据权利要求2-4任一所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述渗流水压加载装置包括进水管(15)和软管(16)，所述进水管(15)设在实验釜(50)侧壁上，其一端穿入到低压区(32)内与软管(16)的一端连通，所述软管(16)远离进水管(15)的一端固定到竖向加载下部构件(17)中间空腔的顶端侧向出口，通过位于所述竖向加载下部构件(17)的中间空腔，将渗流水压加载到岩石试件(23)顶部。
6.根据权利要求5所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述进水管(15)上设有第二单向阀、第一水压表及开关阀。
7.根据权利要求5所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述竖向加载下部构件(17)底部设有垫片，所述垫片(53)底部设有环向放射状沟槽，可将软管(16)传导入竖向加载下部构件(17)中间空腔的水压分布到岩石试件(23)顶部。
8.根据权利要求1-4或6-7任一所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述围压加载装置包括围压区(33)和不透水密封膜(24)，所述不透水密封膜(24)包裹在岩石试件(23)上，且其顶部通过密封环与竖向加载下部构件(17)底部的侧壁连接，所述下部隔离构件(18)与实验釜(50)的底部形成所述围压区(33)；
9.根据权利要求1-4或6-7任一所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述温度调节装置包括用以对岩石试件(23)进行加热的加热线圈(22)以及用以感应岩石试件(23)温度的温度传感器(331)，还包括用以显示温度的面板、以及与面板、温度传感器(331)和加热线圈(22)电连接的继电器。
10.根据权利要求1-4或6-7任一所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述实验釜(50)的底部设有与其连通的出水管(28)，所述出水管(28)上设有第二压力表和阀门。
...【技术特征摘要】
1.一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述竖向应力加载装置包括由上而下依次设置的竖向加载中部构件(13)及下部隔离构件(18)；
3.根据权利要求2所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述实验釜(50)的内部还嵌设有竖向加载上部构件(7)，所述竖向加载上部构件(7)位于竖向加载中部构件(13)的上方，所述竖向加载上部构件(7)与竖向加载中部构件(13)之间形成高压工作区(31)，其与所述实验釜(50)的顶部之间形成高压区(30)，所述高压区(30)与所述高压工作区(31)之间通过第二连通管(81)连通，所述第二连通管(81)上设有第二流量控制器(101)；
4.根据权利要求3所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述高压区(30)处、高压工作区(31)处以及低压区(32)处都分别设有液压传感器(51)，所述竖向加载下部构件(17)上设有位移传感器(52)，每个所述液压传感器(51)、第一流量控制器(10)、位移传感器(52)以及第二流量控制器(101)分别与外部高低压智能反馈控制系统(9)电连接。
5.根据权利要求2-4任一所述的一种岩石应力及岩溶渗流实验装置，其特征在于，所述渗流水压加载装置包括进水管(15)和软管(16)，所述进水管(15)设在实验釜(50)侧壁上，其一端穿入到低压区(32)内与软管(16)的一端连通，所述软管(16)远离进水管(15)的一端固定到竖向加载下部...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英学，闻毓民，金相海，张文强，孙浩程，古理全，刘恒源，申玉生，郑传新，蒋夏雨，毛邦燕，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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