[实用新型]承压岩石破坏失稳过程与动态渗透特性试验装置

摘要

一种承压岩石破坏失稳过程与动态渗透特性试验装置，利用大尺寸承压岩石渗透性试验装置，通过承压岩石破坏失稳过程中应力应变信号、声发射信号和视电阻率信号的采集与处理系统，得到大尺寸承压岩石破坏失稳过程中的应力应变关系、声发射事件数量、位置及承压水渗透导升引起的岩石视电阻率变化规律，获得水-力耦合作用下岩石破坏过程中裂隙扩展、贯通与失稳的动态演化规律及其与之相对应的动态渗透特性。研究岩石水-力耦合破坏机理与承压渗透特性，水-力耦合作用下岩石的变形与强度特性、裂隙扩展贯通与破坏特征及承压水在裂隙扩展-贯通-破坏过程中的渗透性演化规律。在实现承压水上安全带压开采方面具有重要的工程价值。

主权项

一种承压岩石破坏失稳过程与动态渗透特性试验装置，其特征在于，其由围压加载模块、试样存放及出水模块、承压水加载模块及信号采集与处理系统组成，围压加载模块包裹试样存放及出水模块对其加载围压，承压水加载模块位于试样存放及出水模块底部，进行承压水的加载与卸载，信号采集与处理系统在整个实验过程中进行信号采集分析；其中，围压加载模块由围压缸、橡胶筒、端盖、端盖密封环、下密封环、限位卡环、限位卡环螺钉、防油胶带、上密封环、密封定位压钣、压钣固定螺钉、高压油管、高压油表、围压稳压装置、注油阀、高压油泵、油箱、排油卸压阀、第一三通阀、围压腔排气阀组成；所述橡胶筒与所述围压缸构成环形围压腔，利用下密封环、限位卡环、限位卡环螺钉、防油胶带、上密封环、密封定位压钣、压钣固定螺钉对环形围压腔进行密封与防油处理；所述端盖与围压缸相匹配，并利用端盖、端盖密封环、内六角螺钉对围压缸进行密封；所述高压油管一端与所述环形围压腔内部连通，管路上依次设置高压油表、围压稳压装置、注油阀、高压油泵、油箱；所述围压稳压装置与所述注油阀之间，通过第一三通阀连接所述排油卸压阀，并与所述油箱相接，通过排油卸压阀排出环形围压腔内高压油体以卸载围压；所述围压腔排气阀与所述环形围压腔内部连接，围压加载过程中，通过围压腔排气阀排出环形围压腔内残存气体；试样存放及出水模块由试样存放腔、承压多孔透水钢篦、承压轴、压头、密封圈、出水管、流量传感器、贮水槽组成；将加工好的大尺寸岩石试样放置在试样存放腔内，试样存放腔的底部设有承压多孔透水钢篦、试样存放腔的顶部为压头；所述承压多孔透水钢篦放置在围压缸底部的凸台肩部上，其尺寸与凸台肩部、突起高度相匹配；所述压头与所述承压轴为一整体，承压轴穿过端盖深入试样存放腔中，并通过压头压住岩石试样顶部，岩石压力试验机通过承压轴传递载荷对岩石试样进行加卸载，压头与试样存放腔之间的径向间隙利用密封圈进行密封处理；承压水加载模块由承压水存贮槽、高压水管、高压水表、承压稳压装置、注水阀、柱塞计量式高压水泵、水箱、第二三通阀、排水卸压阀、承压水存贮槽排气阀组成；所述承压水存贮槽内的承压水通过承压多孔透水钢篦作用在试样存放腔内的岩石试样底部，对其施加一定的承压水压；所述高压水管一端与所述承压水存贮槽内部连接，管路上依次设置有高压水表、承压稳压装置、注水阀、柱塞计量式高压水泵、水箱；所述承压稳压装置与所述注水阀之间，通过第二三通阀连接所述排水卸压阀，并与所述水箱连接，通过排水卸压阀排出承压水存贮槽内高压水体以卸载承压水；所述承压水存贮槽排气阀与所述承压水存贮槽内部连接，承压水加载过程中，通过承压水存贮槽排气阀排出承压水存贮槽内残存气体；信号采集与处理系统由岩石压力加载与控制系统、应变采集与处理系统、声发射信号采集与处理系统、视电阻率信号采集与处理系统四部分组成；岩石压力加载与控制系统包括YAW型电液伺服压力试验机、带有PowerTestV3.3加载与控制的PC机；应变采集与处理系统包括电阻应变片、第一弹性橡胶圈、数据传输导线、LB‑IV型多通道数字应变仪、带有应力应变数据采集与处理的PC机；电阻应变片利用数据传输导线与试验装置上部侧面的电阻应变片导线转接口相连，并通过相应的导线转接口连接到应变数据采集与处理系统，从而获得承压岩石破坏失稳过程中应力应变演化规律；声发射信号采集与处理系统包括耐压声发射接收探头、探头抗压防护罩、第二弹性橡胶圈、信号传输导线、DS5‑16B型全信息声发射信号分析仪、声发射信号采集与处理的PC机；声发射接收探头利用信号传输导线与试验装置上部侧面的声发射探头导线转接口相连，并通过相应的导线转接口连接到声发射信号采集与处理系统，从而获得承压岩石破坏失稳过程中声发射事件数量、位置，确定承压岩石破坏失稳过程的演化规律；视电阻率信号采集与处理系统包括铜片电极、电极抗压防护罩、第三弹性橡胶圈、铜质漆包信号传输导线、WBD型网络并行电法仪、surfer或illustrator软件辅助绘图的PC机，铜片电极利用铜质漆包信号传输导线与试验装置上部侧面的铜片电极导线转接口相连，并通过相应的导线转接口连接到视电阻率信号采集与处理系统，从而获得承压岩石破坏失稳过程中视电阻率信号，确定承压岩石破坏失稳过程中渗透性演化规律。