[发明专利]流固耦合煤岩剪切-渗流试验剪切滑动组合剪切盒

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验装置，特别是涉及一种用于测试煤岩剪切渗流试验的剪切盒。

背景技术

在矿井生产过程中，采掘工程破坏了原岩应力场的平衡和原始瓦斯压力的平衡，形成了采掘周围岩体的应力重新分布和瓦斯流动。煤层瓦斯(煤层气)渗透率是反映煤层内瓦斯渗流难易程度的物性参数，也是瓦斯渗流力学与工程的重要参数。因此，煤层瓦斯渗透率或煤层透气系数的测算方法研究是瓦斯渗流力学发展之关键技术，也是煤矿安全工作者研究煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等一系列矿山安全问题的关键入手点。

岩体中存在的孔隙和裂隙等缺陷不但大大改变了岩体的力学性质(变形模量及强度参数降低、岩体呈各向异性)，而且严重影响着岩体的渗透特性。裂隙岩体的渗流场受应力环境的影响，而渗流场的变化反过来又对应力场产生影响，这种相互影响称之为渗流应力耦合。渗流场与应力场相互耦合是岩体力学中的一个重要特性。

剪切盒作为剪切试验的重要部件，对试验精度起关键影响。但现有技术中，剪切盒充气或充水压力过小，难以真实模拟工况现状，并且剪切时上下盒体之间为静摩擦，因此将产生较大的试验误差。

因此本领域技术人员致力于开发一种试验精度更高的流固耦合煤岩剪切-渗流试验剪切滑动组合剪切盒。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种试验精度更高的流固耦合煤岩剪切-渗流试验剪切滑动组合剪切盒。

为实现上述目的，本发明提供了一种流固耦合煤岩剪切-渗流试验剪切滑动组合剪切盒，包括彼此固定连接的上盒体和下盒体；所述上盒体和下盒体设置有容纳试件的空腔；

所述上盒体前后两侧分别设置有第一凸缘和第二凸缘；所述下盒体前后两侧分别设置有第三凸缘和第四凸缘；

所述上盒体在所述第一凸缘和第二凸缘的两侧分别设置有由若干第二辊子和第三辊子构成的第二滚道和第三滚道；所述第二滚道和第三滚道上设置有夹紧板；

所述下盒体在所述第三凸缘和第四凸缘的内侧分别设置有由若干第四辊子和第五辊子构成的第四滚道和第五滚道；

所述下盒体上矩形分布有四个螺纹孔；所述上盒体对应所述螺纹孔处设置有腰形通孔；

螺栓穿过所述夹紧板和腰形通孔后与所述螺纹孔配合。

本发明的有益效果是：

1、本发明对煤岩试件内部直接充气或充水，更真实的模拟了实际工况，从而提高了试验精度；

2、将剪切变形时的静摩擦变为动摩擦，从而更有利于数据采集和精确计算；同时，该结构与上下剪切盒之间的环状密封相结合，可向试件内注入压力更大的瓦斯或水，从而能更真实的反映实际工况，提高试验精度。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中剪切盒的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

图3是图1的B-B剖视结构示意图。

图4是图3的左视结构示意图。

图5是本发明一具体实施方式所应用的试验系统的结构示意图。

图6是图5的左视结构示意图。

图7是图5中I处的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图4所示，一种流固耦合煤岩剪切-渗流试验剪切滑动组合剪切盒，包括彼此固定连接的上盒体13和下盒体14，上盒体13和下盒体14设置有容纳试件的空腔。

上盒体13与上盖15固定连接，下盒体14与下盖16固定连接，下盖16与垫板17固定连接。

上盖15中配合有压杆18，压杆18靠近试件的端部螺纹连接有试件压头19，试件压头19靠近试件的端部螺纹配合有试件接头20。

压杆18上设置有沿径向的第一流体孔22a和沿轴向的第二流体孔22b，第一流体孔22a的入口设置有第一流体接头21a，第一流体孔22a和第二流体孔22b首尾相接。

试件压头19和试件接头20上贯通设置有与第二流体孔22b同心的第三流体孔22c和第四流体孔22d。

下盒体14面向上盒体13的端面设置有第一密封圈23a，下盒体14在第一密封圈23a的内侧设置有流体环道24，下盒体14在左右两侧分别设置有与流体环道相通的第二流体接头21b和第三流体接头21c。

上盒体13前后两侧分别设置有第一凸缘13a和第二凸缘13b，下盒体14前后两侧分别设置有第三凸缘14a和第四凸缘14b。