[发明专利]一种围压作用下岩石裂隙剪切渗流耦合试验系统

摘要

一种围压作用下岩石裂隙剪切渗流耦合试验系统，包括剪切渗流耦合试验盒、轴向加载机构、切向加载机构、围压加载机构、水压加载机构、伺服控制机构、可视化系统。

主权项

一种围压作用下岩石裂隙剪切渗流耦合试验系统，其特征在于包括：剪切渗流耦合试验盒、轴向加载机构、切向加载机构、围压加载机构、水压加载机构、伺服控制机构、可视化系统；所述剪切渗流耦合试验盒用于放置试样，包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒包括上密封套，下剪切盒包括下密封套；上、下密封套分别具有中空腔，由聚氨脂制材料浇注模压成型，当上、下剪切盒相对移动时，上密封圈和下密封圈的接触面在滑动状态下保持压缩密封，上密封盒上设置有进水孔和排气孔；下密封盒上设置有出水孔；所述轴向加载机构用于给试样加载轴向力，包括轴向加载框架、轴向加载油缸和伺服油源，轴向加载框架包括上横梁、下横梁和立柱，轴向加载油缸固定在下横梁上，轴向加载油缸中的活塞通过伺服油源可对剪切渗流耦合试验盒中的试样施加轴向力；所述切向加载机构用于给试样加载剪切力，包括切向加载框架、切向加载油缸、力传感器、位移传感器，切向加载框架用于承载切向加载油缸，切向加载油缸中的活塞可对剪切渗流耦合试验盒中的试样施加剪切力；所述围压加载机构用于给试样加载围压以模拟地层的围压作用，包括交流伺服电机及交流伺服电机控制器、减速机、滚珠丝杠、加压水缸，伺服电机通过减速机、滚珠丝杠连接加压水缸的活塞，加压水缸的活塞腔连接上、下密封圈的中空腔，通过控制伺服电机的转动控制上、下密封圈的中空腔中的压力，以此得到所需要的试样围压；所述水压加载机构用于给试样注水，包括交流伺服电机及交流伺服电机控制器、减速机、滚珠丝杠、加压水缸，伺服电机通过减速机、滚珠丝杠连接加压水缸的活塞，加压水缸的活塞腔连接所述剪切渗流耦合试验盒，通过控制伺服电机的转动控制所述剪切渗流耦合试验盒的水压，产生试样试验所需的水压和所需的流量；所述伺服控制机构包括轴向控制系统、切向控制系统、围压控制系统、水压控制系统和操作系统；轴向控制系统和切向压力控制系统是由各自的EDC全数字伺服控制器及传感器构成， EDC控制器把各传感器的信号进行放大处理后进行显示和控制，并与设定的参数进行比较，然后调整伺服阀的开口大小，以达到设定的目标值；并同时把这些数据送到计算机内，由计算机进行显示和数据处理，画出试验曲线，打印试验报告；水压控制系统和围压控制系统分别包括EDC控制器各自直接控制一个交流伺服电机控制器，控制器各自控制一个交流伺服电机，使各自加压水缸的活塞移动；水压、围压和活塞的位移转换为电信号送到EDC控制器里，经放大处理后进行显示和控制，同时将这些参数送到计算机内进行数据存储、显示、画曲线和打印试验报告；所述可视化系统包括数码摄像机和与之相连的计算机，所述剪切渗流耦合试验盒上设置有方形观测孔，所述数码摄像机设置在观测孔的上方。