[发明专利]一种基于流体压致裂法的三轴实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种基于流体压致裂法的三轴实验装置及其实验方法，三轴实验装置包括外围压室和内围压室，外围压室为由顶盖、底盖和缸筒固定相连组成的密闭空间，底盖和顶盖上分别设有承压头和加压头，加压头包括设于顶盖上的活塞杆和设于活塞杆下方的压头，将试样置于承压头和压头之间，试样内部的空心圆柱孔内设有构成内围压室的软质筒体，承压头和压头内分别设有将内围压室与外界连通的管道，试样四周通过软质套与外围压室隔离，底盖和顶盖上分别设有与外围压室的管道；通过外界加压设备给外围压室和内围压室施加压力，通过压头施加轴向的压力，本发明能够很好的模拟实际的工程地质条件，提供最佳的实验室环境，拓展了实验室页岩研究范围。

技术领域

本发明属于载荷试验设备领域，涉及一种三轴压裂试验装置，具体涉及一种基于流体压致裂法的三轴实验装置及其实验方法。

背景技术

一方面随着我国经济的发展，使得城市高层建筑、地铁工程建设迅速加快。无论是高层建筑还是地铁工程都涉及基坑的开挖，由于基坑的开挖都是在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，要保护其周边构筑物的安全使用。铁路、公路等建设过程中隧道的开挖，其中涉及到隧道支护一个很重要内容，要保证其建设过程中隧道内部的安全性。而一般的基坑支护和隧道支护多又是临时结构、投资大也易造成浪费，但支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程和隧道工程的特点进行科学的设计是基坑工程和隧道工程要解决的主要内容。另一方面在我国快速发展的今天能源短缺问题已成为制约我国经济发展重要的因素，所以迫切需要找到一种新的能源。页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，经过初步统计我国页岩气首次探明地质储量1068亿立方米，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，然而大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大，如何找到一种可行的开采方法是我们现在迫切需要解决的问题，目前还缺乏进行相关研究的模拟试验设备和技术。

发明内容

本发明的目的是解决基坑工程和隧道工程中支护结构的不安全、不合理问题，同时为页岩气开采提供技术、数据支持。本发明操作简单，测量精确，经济安全。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于流体压致裂法的三轴实验装置，其特征在于：该三轴实验装置由两个独立密封的外围压室和内围压室组成，所述外围压室为由顶盖、底盖和缸筒固定相连组成的密闭空间，所述底盖上设有承压头，所述顶盖上设有加压头，所述加压头包括穿过顶盖上下的活塞杆和设于活塞杆下方的压头，待测试的试样置于承压头和压头之间，待测试的试样内部设有上下贯穿的空心圆柱孔，空心圆柱孔内设有与待测试的试样的内壁隔离的软质筒体，空心圆柱孔内的软质筒体构成内围压室，承压头内设有将内围压室与外界连通的第二入口管道，压头内设有将内围压室与外界连通的第二排气管道，待测试的试样四周通过软质套与外围压室隔离，底盖和顶盖上分别设有将外围压室于外界连通的第一入口管道和第一排气管道。

作为改进，所述待测试的试样四周设有压力传感器。

作为改进，所述顶盖、底盖和缸筒通过多根螺杆相连，具体为：通过多根螺杆连接顶盖和底盖并将缸筒夹在中间组成密闭空间。

作为改进，所述软质筒体为双头螺纹橡胶筒，双头螺纹橡胶筒上下两端分别设有与第二排气管道和第二入口管道相连的螺纹接头。

作为改进，所述软质套为橡皮套，橡皮套上下两端通过卡箍固定。

作为改进，所述橡皮套向上下两端延伸将压头底部区域和承压头顶部区域包裹在内。

作为改进，所述待测试的试样上下两端与顶部的压头和底部的承压头之间均设有透水垫板。

一种三轴实验装置实验方法，其特征在于，包括以下步骤：