[实用新型]一种模拟深地环境的岩石力学实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质环境研究中的岩石试件力学实验领域，具体涉及一种模拟深地环境的岩石力学实验系统。

背景技术

深层地下岩体处于高温温度场、高压渗流场、高地应力场的环境之中，有时还会受到化学物质存在的影响，如注入深层地下的二氧化碳，即深层地下岩体是处于热、力、水、气、化等多种场环境作用的环境之中。实现同时模拟深层地下高温温度场、高压渗流场、高地应力场、化学物质存在等环境条件的力学实验系统，是开展反映深层岩体真实环境条件下岩石力学行为研究的必备条件。

深层地质环境条件，深向地下越深，温度和地应力也会越大。当深度达到7000m时，按竖向自重应力估算的水平方向地应力可以达到200MPa以上，温度可以达到200℃以上。目前模拟深地环境的岩石力学实验，随着模拟的深层温度和水平向地应力越高，作为主要试验设备的三轴压力室的尺寸越大、越笨重。当三轴应力下的围压压力达200MPa、温度达200℃时，所采用自平衡三轴压力室(简称三轴室)，三轴室腔体的直径约0.7米、高度约1.4米、重量约2吨。三轴室中作为轴向加载作动器的活塞位于三轴室正中心的上部，沿三轴室的中心轴线在三轴室内伸缩运动，活塞杆穿透三轴室腔体顶端。测量试件变形的轴向位移变形传感器的导杆，沿三轴室中心轴线穿过作为轴向加载作动器的活塞和三轴室腔体顶端，其长度为70厘米。将试件安装于三轴室内或从三轴室内取走，需首先将该导杆从三轴室顶部取出，然后将室腔体安装在试验台座上的全部固定螺栓拆除，再将三轴室的室腔体向上提升0.8米移动到一侧后慢慢落下放置到地面上。由于室腔体顶端仅有两个可供连接提升的小螺栓孔，且室腔体尺寸大、重量重，提升时需先用提升软带穿在两个螺栓孔内，然后挂在手动升降葫芦的挂钩上，手动葫芦设置在底部带有滚轮的门架结构支架的横梁上，再由试验人员用手拉动升降葫芦链条提升室腔体。待室腔体提升到预定高度后，将门架推离三轴室底座，然后再将室腔体下落放置在地面上。将待测试件安装在三轴室试验台座上之后，提升室腔体到预定高度，然后再将吊有室腔体的门架推到安装好试件的三轴室试验台座正上方，用手拉动升降葫芦的链条下放室腔体到三轴室试验台座的预定部位。

现有技术的试验系统，在岩石试件安置在三轴室内与从三轴室内取走的操作过程，不但操作需要多人才能完成实验，过程环节多，还存在很多的隐患。首先，三轴室腔体尺寸大、重量重，提升和下放过程至少需4个人才能勉强胜任。为确保腔室体提升和下放过程中平稳，需要几个操作人员用手施力保持腔室体平衡，若腔室体在提升中出现摆动，不仅操作人员无法保证平衡，还会对旁边用手施加推力保持腔室体平衡的人员造成一定的危险；第二，提升过程中，由于腔室体通过软带挂在吊钩上，起吊时不能保证压力室腔体的重心方向与三轴室的中心轴线重合，在起吊和下放腔室体的过程中，稍不注意会导致将三轴室内安装的试件撞坏，甚至将加载压头撞落，还可能由此造成对操作人员的伤害；第三，因腔室体重量大，起吊下放过程中的腔室体重心方向与压力室轴线不重合，导致下放过程中极易将试验台座上的耐高温、高压的密封圈损坏，导致无法进行试验；第四，因采用手动葫芦升降，在升降中易出现链条被卡住，腔室体悬在半空，修复手动葫芦正常升降麻烦，修复过程操作不慎，不仅会导致整个试验系统被损坏，还可能导致严重的人身伤害；第五，腔室体提升到预定高度从底座上方移走，或从试验机旁移动到安装好待测试件的压力室底座上方的过程中，推动门架移动时悬吊在半空的腔室体易摆动，会给试验人员造成不安全的心理影响；第六，实验室面积相对较小，将三轴室腔室体从试验机三轴室底座上卸下放置在实验室地面上，在进行试验前的其他准备工作时，极为不便。

发明内容

本实用新型针对已有岩石力学实验系统的不足，提供一种能模拟深地环境的岩石力学实验系统，以解决现有技术岩石力学实验系统在试验过程中其室腔体安装拆卸困难且存在很大的安全隐患等问题。