[发明专利]一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统及方法

权利要求书

1.一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统，包括真三轴压力容器、轴压加载系统、围压加载系统，其特征在于，通过放置的试样将真三轴压力容器内部分割成四个独立的区域，两个位置相对的区域通过外接通道与一个围压加载系统相连接；两个围压加载系统分别位于相对的两个水平应力方向上；

所述的真三轴实验系统还包括孔隙压力加载入口系统和孔隙压出口系统，所述孔隙压力加载入口系统包括液体输入端、气体输入端和混合装置，所述液体输入端和气体输入端分别与混合装置连接后再通过第一管路与真三轴压力容器的上端相连通，所述第一管路上设置有控制阀；所述液体输入端包括加液装置和液体计量装置，用于向混合装置定量加入液体；所述气体输入端包括加气装置和压力控制装置，用于向混合装置定量加入气体；

所述孔隙压出口系统包括气液分离装置，以及分别与气液分离装置相连接的气体计量装置和液体计量装置；所述气液分离装置通过第二管路与真三轴压力容器的下端相连接，所述第二管路上设置有控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统，其特征在于，所述轴压加载系统包括液体加压装置和压力检测装置，轴压加载系统通过管路与阀门与真三轴压力容器的上端相连，用于为岩石试样施加轴压，所述真三轴压力容器在轴向方向上外接有轴向位移传感器，用于检测岩石试样在轴向方向的位移和变形。

3.根据权利要求1所述的一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统，其特征在于，所述围压加载系统包括相串联的气-液混合式围压蓄能器、位移传感器和压力检测装置，围压加载系统通过管路和阀门与所述的外界通道相连。

4.根据权利要求1所述的一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统，其特征在于，所述真三轴压力容器外部设置有加热装置，用于实现高温加载。

5.根据权利要求1所述的一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统，其特征在于，所述真三轴压力容器的外壳为航空铝或碳纤维材料，所述真三轴压力容器连接显微CT装置，用于对试样在线扫描。

6.根据权利要求1所述的一种多功能高温高压岩石真三轴实验系统，其特征在于，所述真三轴压力容器设置有多个气体输入端口，用于同时并联多套气体输入装置。

7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述实验系统的高温高压岩石真三轴实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）将试样装入真三轴压力容器内，向真三轴压力容器内注入围压液体，对试样施加围压；向真三轴压力容器内注入轴压液体，对试样施加轴压；保持试样的轴压和围压相等，使岩石试样处在静水压力状态；

b）待两个水平应力方向上围压加载系统的气液界面稳定以后，继续向真三轴压力容器内注入轴压液体，加载至指定轴压并维持稳定，模拟岩石的真三轴应力状态；

c）向混合装置内注入液体，混合均匀后由孔隙压入口注入试样；再向混合装置注入气体，混合均匀后由孔隙压力入口段注入试样；

d）打开孔隙压力出口端的阀门，使得气体或者液体经过试样形成完整渗流通道后，排入气液分离装置，分别用气体计量装置和液体计量装置来计量气体和液体排出量；将数据导出。

8.根据权利要求7所述的高温高压岩石真三轴实验方法，其特征在于，通过对比两个水平方向上的试样变形，得出试样在真三轴应力状态下径向变形的各向异性。