[发明专利]岩石测试试验三轴压力室

说明书

本发明公开了一种岩石测试试验三轴压力室，包括传压筒及底座，传压筒顶部用于与加载框架顶部相互连接，底座底部用于与加载框架底部相互连接，且底座与传压筒同轴设置；传压筒内部设置有用于容纳加载油缸活塞的中空部，且底座与传压筒之间留置有用于放置试样的间隔；还包括承压筒，承压筒上部套设在传压筒上，下部套设在底座上，形成用于放置试样的测试舱，且承压筒与传压筒及底座滑动连接以打开或关闭所述测试舱。本发明的目的在于：针对现有的扣压型及螺栓紧固型三轴压力室存在试验效率较低的问题，提供一种岩石测试试验三轴压力室。该三轴压力室利用轴向可升降的承压筒形成试样测试舱，从而显著提高了试验效率。

技术领域

本发明属于岩石力学性能测试试验设备技术领域。具体地，涉及一种岩石测试试验三轴压力室。

背景技术

目前较为常见的岩石高压型三轴压力室采用自反力自平衡式压力室，即试样围压对压力室底座和承压筒的压力由压力室自身结构承受，围压对外部的加载框架没有外力作用。围压对活塞的压力通常采用平衡活塞结构来抵消，从而消除围压对加载油缸的反力作用。载荷传感器通常外置于平衡活塞上部。

这种自反力自平衡压力室主要功能是作为试样的高压容腔能完成岩石三轴试验和渗流等相关试验，由于自反力结构需要将承压筒和底座连接，连接方式常有扣压型(图1)和螺栓紧固型(图2)。如图1-2所示，其主要结构包含载荷传感器(外置)、平衡活塞、端盖、承压筒、上压头、下压头、锁紧环与保护罩(仅扣压型)、底座等。

平衡活塞通过端盖安装在承压筒上，贯穿承压筒并能在其中上下运动，端盖与平衡活塞之间、平衡活塞与承压筒之间设计密封不使围压介质外泄。载荷传感器固定在平衡活塞上或加载油缸活塞上，以测量试样轴向载荷。承压筒通过锁紧环或螺栓安装在底座上，试样下方的下压头与底座连接，上端的上压头与平衡活塞配合，当外部轴向加载油缸活塞推动平衡活塞接触下压头时，试样开始承受轴向载荷。

对于采用锁紧环扣压承压筒与底座的结构形式，由于锁紧环只承受轴向力不承受径向力，为了防止承压筒变形形成径向分力使锁紧环飞出，还需要保护罩对锁紧环进行径向限位。

以上岩石测试试验三轴压力室所存在的技术问题如下：

一、锁紧环扣压安装结构，操作步骤较复杂，操作较困难，操作者劳动强度较大；

二、螺栓紧固安装结构，由于螺栓较多，且要求螺栓受力均匀，操作者劳动强度较大，试验准备时间较长。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有的扣压型及螺栓紧固型三轴压力室存在试验效率较低的问题，提供一种岩石测试试验三轴压力室。该三轴压力室利用轴向可升降的承压筒形成试样测试舱，从而显著提高了试验效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种岩石测试试验三轴压力室，包括传压筒及底座，传压筒顶部用于与加载框架顶部相互连接，底座底部用于与加载框架底部相互连接，且底座与传压筒同轴设置；传压筒内部设置有用于容纳加载油缸活塞的中空部，且底座与传压筒之间留置有用于放置试样的间隔；还包括承压筒，承压筒上部套设在传压筒上，下部套设在底座上，形成用于放置试样的测试舱，且承压筒与传压筒及底座滑动连接以打开或关闭所述测试舱。本方案的压力室或测试舱，其下方通过底座作用于加载框架底部，其上方通过承载筒作用于加载框架顶部，并将承载筒套设在底座与传压筒上，因而在竖直轴向方向上，压力间接作用于加载框架，在水平方向上，压力直接作用于承载筒，而无需扣压或螺栓紧固等额外连接结构。并且，并将承压筒设计为沿轴线上下滑动的结构形式，使试样的放置与取出操作非常方便，极大地提高了试验效率。

作为优选方案，传压筒下方设置有平衡缸体，加载油缸活塞下方设置有平衡活塞。平衡缸体内部腔体通过引入围压使平衡活塞下端面受力与上台阶受力一致，抵消对外部加载油缸的反力作用。