[发明专利]围压可控的岩石侧摩阻力测试装置及其方法

权利要求书

1.一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置，其特征在于：

包括导向杆（1）、导向管（2）、上盖板（3）、排气帽（4）、螺帽（5）、螺杆（6）、下盖板（7）、排 水阀（8），注水阀（9）、压力室（10）、底座（11）、垫环（12）螺纹杆（13）、水泥浆（14）、岩样（15）、 乳胶膜（16）和橡皮筋（17）；

在上盖板（3）上设置有导向孔（3-1）、导向孔密封圈（3-2）、排气孔（3-3）、穿孔（3-4）和 上盖板密封圈（3-5）；

在下盖板（7）上设置有螺纹孔（7-1）、排水孔（7-2）、注水孔（7-3）、下盖板密封圈（7-4） 和底座密封圈（7-5）；

其位置和连接关系是：

通过螺帽（5）和螺杆（6），下盖板（7）、压力室（10）和上盖板（3）自下而上依次连接组成 外部结构；

底座（11）、垫环（12）、岩样（15）和导向管（2）自下而上依次连接组成内部结构，用乳胶 膜（16）将内部构件嵌套为一整体；

在导向管（2）和导向孔（3-1）接触处设置有导向孔密封圈（3-2），在压力室（10）与上盖 板（3）接触处设置有上盖板密封圈（3-5），在压力室（10）与下盖板（7）接触处设置有下盖板 密封圈（7-4），在底座（11）和下盖板（7）接触处设置有底座密封圈（7-5），实现密封处理；

在岩样（15）中心，沿纵向设置有贯穿的岩样圆孔（15-1），在岩样圆孔（15-1）内设置有 等长的螺纹杆（13），螺纹杆（13）与岩样圆孔（15-1）的内壁之间留有空隙，在空隙中浇筑有 高流动性的水泥浆（14）；

导向杆（1）穿过导向管（2）和螺纹杆（13）上下连接。

2.基于权利要求1所述围压可控的岩石侧摩阻力测试装置的试验方法，其特征在于包 括下列步骤：

①制样

在岩样（15）中心，沿纵向钻取贯穿的岩样圆孔（15-1），在岩样圆孔（15-1）内居中放置 有等长的螺纹杆（13），螺纹杆（13）与岩样圆孔（15-1）的内壁之间留有一定的空隙，利用高 流动性的水泥浆（14）浇筑空隙，在水泥浆（14）凝结硬化到指定强度后进行装样；

②放样

在水平的桌面上，由下及上依次把下盖板（7）、底座（11）、垫环（12）组装固定：底座（11） 旋入下盖板（7）中，并放置底座密封圈（7-5），垫环（12）叠放在底座（11）上；岩样（15）叠放在 垫环（12）上，在岩样（15）上部对中放置导向管（2），使导向管（2）的内孔对准螺纹杆（13）；利 用乳胶膜（16）将导向管（2）、岩样（15）、垫环（12）和底座（11）嵌套在一起，在下部用橡皮筋 （17）将乳胶膜（16）与底座箍紧，上部用橡皮筋（17）将乳胶膜（16）与导向管（2）底部圆环箍 紧；

③组装

放样完成后，在下盖板（7）凹槽内放置下盖板密封圈（7-4），其上放置压力室（10）；导向 管（2）穿过导向孔（3-1），使上盖板（3）压在压力室（10）上，并在压力室（10）与上盖板（3）接 触处放置上盖板密封圈（3-5）；调整上盖板（3），使得上盖板（3）中的穿孔（3-4）与下盖板（7） 中的螺纹孔（7-1）在竖直方向上对应；螺杆（6）穿过穿孔（3-4）旋进下盖板（7）中的螺纹孔 （7-1）,调整均匀分布的四根螺杆的旋入速率，使固定后的上盖板（3）保持水平；将导向杆 （1）插入导向管（2）内；

④试验

将装置放在土工三轴试验加载系统内，打开排气帽（4）、注水阀（9）和排水阀（8），将注 水孔（7-3）与压力体积传感器（A）连接，排水孔（7-2）与回收桶连接；通过压力体积传感器 （A）设定目标围压，水从注水孔（7-3）进入压力室（10）内，在水充满压力室（10）后，在排气孔 （3-3）中旋紧排气帽（4），压力体积传感器（A）自动调节注水量，使岩样（15）处于目标围压 中；

通过土工三轴试验加载系统对装置施加荷载，使轴力通过导向杆（1）作用在螺纹杆 （13）上，利用加载系统的荷载位移传感器（B）采集数据；

⑤回收

试验结束后，设置压力体积传感器（A）目标值为零，打开排气帽（4），然后打开排水阀 （8），关闭压力体积传感器（A）和注水阀（9），使压力室内的水在自重作用下从排水孔（7-2） 中流出；排完水后，反向旋螺杆（7），打开上盖板（3），取出岩样（15），擦干装置零件并收集归 位。