[发明专利]一种可测试岩石导热系数的真三轴试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及深部岩体工程技术测试领域，更具体地说它是一种可测试岩石导热系数的真三轴试验方法。

背景技术

导热系数是岩石的重要热力学参数；在地下核废料处置、地热、天然气、页岩气储存等工程中，经常需要对岩石的导热系数进行测试，人们日益认识到岩石的导热系数对岩体工程多场耦合问题研究的重要性；实际工程中岩石处于复杂的地质环境，受到各种外来荷载作用，其应力状态及内部损伤对岩石的导热性有着重要的影响。

目前，对岩石导热系数的研究处在一般水平(岩石力学试验与导热系数的测试分开进行、岩石导热系数的常规三轴试验装置)，并不能准确反应岩石在真实受荷状态下的导热系数；随着我国地下工程技术的高速发展，对岩体工程的规范要求也越来越严格；因此，现急需一种操作容易，测量精准度高的测试岩石导热系数的真三轴试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可测试岩石导热系数的真三轴试验方法，操作容易，精准度高，能准确地反映岩石在实际工程中的真实受力情况。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种可测试岩石导热系数的真三轴试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：制备岩石试样；

步骤2：在岩石试样底部设置沿轴向向上延伸的安装孔；在岩石试样侧面贴应变片；

步骤3：将热探针置于岩石试样的中心孔中，热探针的数据线从扁槽内引出，与侧面应变片数据线一起通过排线通道与数据控制及采集系统相连；

步骤4：用橡胶套套上岩石试样及上压头下端和第一台阶，并用箍紧环卡紧；

步骤5：将垂直加载活塞放在上座内，将上座连同围压室放置于底座上，并用螺杆连接；左轴杆、右轴杆分别与σ2方向加载系统连接并穿过围压室侧壁、且位于所述水平压头侧方；

步骤6：输油管道与液压伺服泵连接，试验开始前关闭排气通道、输油管道；

步骤7：加载水平方向力σ2：先通过旋转手轮推动手动加载部分，使右轴杆左进与水平压头贴近；然后再操作泵动加载部分，使左进杆右进与水平压头贴近，对岩石试样施加水平方向力σ2至设定值；

步骤:8：加载水平方向力σ3：打开排气通道和输油管道，通过液压伺服泵向输油管道输送液压油，直至液压油流出排气通道时，关闭排气通道，加载水平方向力σ3至设定值；

步骤9：加载轴向方向力σ1：通过轴向加载系统对垂直加载活塞施加垂直方向的力，使之作用在上压头上，进而作用在岩石试样上，对岩石试样施加轴向方向力σ1至设定值；

步骤10：当需要测定岩石试样导热系数时，停止加载，保持一定的应力状态，通过热探针测试岩石试样导热系数；

步骤11：导热系数通过数据控制及采集系统输出；

步骤12：试验结束时，依次卸掉三相应力σ1、σ2、σ3；

步骤13：移开σ1方向加载系统，σ2方向加载系统，取出上座与围压室，拆除岩石试样，取出热探针。

在上述技术方案中，所述岩石试样为正方形底面的矩形体。以便更加精准地描述岩体在实际工程环境中的受荷状态。

在上述技术方案中，上压头的底面为正方形、且与所述岩石试样的底面尺寸相同。

在上述技术方案中，水平压头侧面与所述岩石试样的侧面尺寸相同。减少因接触面不同引起的应力面积换算。

在上述技术方案中，所述岩石试样外部包裹有橡胶套，所述橡胶套下端、上端分别套装在第一台阶顶部、上压头下方；所述橡胶套上下两端分别设置有箍紧环。防止液压油进入岩石试样和安装孔中。

在上述技术方案中，上压头、所述岩石试样与第一台阶为同径设置。使箍紧环将橡胶套装套紧密。

一种可测试岩石导热系数的真三轴试验装置，包括σ1方向加载系统、σ2方向加载系统、σ3方向加载系统；所述σ1方向加载系统包括垂直加载活塞、上压头；所述σ2方向加载系统包括泵动加载部分、手动加载部分；所述σ3方向加载系统包括输油管道；所述垂直加载活塞设置于所述上压头正上方，岩石试样上端设置有所述上压头、下端设置有底座、左右两端分别设置有水平压头；

所述泵动加载部分右连接于左轴杆左端，所述左轴杆穿过围压室侧壁、且位于所述水平压头侧方；所述手动加载部分左连接于右轴杆右端，所述右轴杆穿过围压室侧壁、且位于所述水平压头侧方；

所述垂直加载活塞位于上座内，所述垂直加载活塞上部横向两端与所述上座内壁滑动连接、且下部轴向向下伸出上座底端出口；围压室上、下两端分别通过螺杆连接所述上座、所述底座，所述底座设置有端口；