[发明专利]一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置及方法

权利要求书

1.一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，包括外箱体，外箱体内部设有外表面贴紧外箱体内表面的炉膛，炉膛连接有与其内部空间连通的冷却液进口管及冷却液出口管，所述冷却液进口管及冷却液出口管穿过外箱体箱壁与外界连通，所述冷却液进口管与炉膛内空间的顶部连通，所述冷却液出口管与炉膛内空间的底部连通，外箱体及炉膛的顶部贯穿有可上、下运动的轴-水压加载机构，轴-水压加载机构内部具有注水流道，用于向岩石试件内部注水，炉膛内的底部固定有承载机构，所述炉膛安装有加热元件，用于对炉膛内的岩石试件进行加热；

所述轴-水压加载机构包括贯穿炉膛及外箱体的顶部并伸入炉膛内部的加载杆，所述加载杆一端与位于外箱体外部的注水垫块连接，另一端与炉膛内的加载板连接，所述加载板底部预留凹槽，凹槽与注水流道同心设置，用于放置密封橡胶圈，所述加载杆中部位置固定有第二冷却管，所述第二冷却管与第一冷却管连通，所述第一冷却管伸入加载杆内部的部分为铜管，与加载杆外壁相连的部分为可变形纤维管，所述注水垫块及加载杆内部具有注水流道。

2.如权利要求1所述的一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，所述外箱体的箱壁包括外层钢板和位于外侧钢板内部的内层隔热层，外层钢板和内层隔热层之间安装有第一冷却管，外层钢板开设通孔，用于第一冷却管外接水泵注入冷却液和排出冷却液，所述第一冷却管作为安全储备用于对外箱体进行冷却。

3.如权利要求1所述的一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，所述外箱体设置有开口，开口位置处的炉膛设置有炉门，炉门预留有观察孔，用于观察炉膛内情况。

4.如权利要求1所述的一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，所述炉膛的炉壁内部设有腔室，所述加热元件设置在所述的腔室内，所述腔室内还设有风冷器，用于对加热元件进行冷却，炉膛的炉壁的内侧面设置有保护层。

5.如权利要求1所述的一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，所述炉膛内部空间还通过泄压管与外部空间连通，所述泄压管能够防止冷却时内部压力过大对实验人员造成伤害。

6.如权利要求1所述的一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，所述承载机构包括穿过外箱体及炉膛顶部并伸入炉膛内的承载杆，所述承载杆一端与位于炉膛内的承载板连接，另一端与位于外箱体外部的承载支座连接，所述承载杆中部位置固定有第三冷却管，所述第三冷却管伸入承载杆内部的部分为铜管，与承载杆外壁相连的部分为可变形纤维管。

7.如权利要求1所述的一种可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置，其特征在于，所述可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置还包括温度控制装置，所述温度控制装置包括第一温度传感器及第二温度传感器，所述第一温度传感器用于测量岩石试件的温度，所述第二温度传感器用于测量炉膛内部空腔的温度，所述第一温度传感器及第二温度传感器均与温控箱连接，将检测的温度信息传递给温控箱，所述温控箱能够通过控制器控制加热元件工作。

8.一种权利要求1-7任一项所述的可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将可水冷却的岩石多场耦合试验综合加载装置放置于单轴压力机的工作台上；

步骤2：将岩石试件放置于承载机构上，轴-水压加载机构与单轴压力机的压力机构接触，轴-水压加载机构及承载机构压紧岩石试件；

所述轴-水压加载机构包括贯穿炉膛及外箱体的顶部并伸入炉膛内部的加载杆，所述加载杆一端与位于外箱体外部的注水垫块连接，另一端与炉膛内的加载板连接，所述加载板底部预留凹槽，凹槽与注水流道同心设置，用于放置密封橡胶圈，所述加载杆中部位置固定有第二冷却管，所述第二冷却管与第一冷却管连通，所述第一冷却管伸入加载杆内部的部分为铜管，与加载杆外壁相连的部分为可变形纤维管，所述注水垫块及加载杆内部具有注水流道；

步骤3：启动加热元件工作，对岩石试件进行加热，达到目标温度后根据需要进行单轴压伸缩试验或水压致裂试验或巴西劈裂试验，或者达到目标温度后向炉膛内通入冷却液，对岩石试件进行冷却，烘干后根据需要进行水冷却后的单轴压缩试验或水力压裂试验或巴西劈裂试验。