CN101498633B - 一种真三轴试验中岩样的密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真三轴试验中岩样的密封装置，该装置包括承压垫块，密封橡胶条，硅胶涂层，岩样，减磨垫片。四个的承压垫块，分别放置在岩样两个方向进行刚性加载的四个端部上，四个承压垫块按顺序且每个承压垫块一端与岩样对齐形成互扣式，承压垫块与岩样端部安放减磨垫片，减磨片是由聚四氟乙烯片、紫铜片和固体减磨材料如石墨或者氧化硞等组成，并将紫铜片一面贴在岩石端部，在岩样剩下进行柔性加载的两个端部涂上有机硅胶并覆盖承压垫块，放入烘箱中烘干后，岩样和承压垫块形成了一个密闭的整体。本发明装置结构简单，操作简便，适应茂木式真三轴式二刚一柔的加载方法，解决了空白角而造成的岩样应力集中问题。
Description
技术领域
本发明涉及岩石真三轴试验技术领域，更具体本发明涉及一种真三轴试验中岩样的密封装置，它适用于岩石真三轴试验。
背景技术
岩石真三轴试验系统(True triaxial testing system：TTS)能够模拟三轴应力不等条件下岩石的力学特性。相对于常规三轴试验，真三轴试验更能解释自然应力状态下岩石的力学形为。
大部分的真三轴试验的岩样为长方体(或者立方体)，有着个六面且可以在正交的三个方向上受到大小不同的均匀的荷载。真三轴试验机根据荷载的类型可分为刚性加载式、柔性加载式以及混合加载式，其中以茂木式“二刚一柔”的混合型加载结构为目前主流的真三轴加载形式。在茂木式真三轴试验中，岩样通过有机硅胶连接和密封与两对承压垫块封装而形成一个不渗油的整体放置于油压真三轴压力室中进行加载。然而，为了克服岩样受刚性加载的四个面上两对承压垫块在岩样变形后相互低触，将中间主应力方向的承压垫块的长度设计略小于岩样的长度而形成一个空白角，从而造成在加载过程中岩样棱角处的应力集中，严重影响试验的结果。
发明内容
鉴于现有岩石真三轴试样中岩样的封装的上述缺陷，本发明的目的是在于提供了一种真三轴试验中岩样的密封装置，该装置结构简单，操作简便，其能完好的适应茂木式真三轴“二刚一柔”的加载方法，并解决了空白角而造成的岩样应力集中问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：
一种真三轴试验中岩样的密封装置，该装置包括承压垫块，密封橡胶条，硅胶涂层，岩样，减磨垫片，其连接关系是：
使用两对的承压垫块，分别放置在岩样两个方向进行刚性加载的四个端部上。每个承压垫块的长度大于岩样该端部的长度，宽度则略大于岩样该端部的宽度。
每个承压垫块与岩样端部之间需安放减磨垫片，减磨垫片是由聚四氟乙稀片、紫铜片和固体减磨材料如石墨或者氧化硞组成。聚四氟乙稀片和紫铜片均与岩样的端部大小一致，将固体减磨材料夹在中间，制作减磨垫片时确保固体减磨材料均匀分布在聚四氟乙稀片和紫铜片之间。减磨垫片的紫铜片一面贴着岩样，另一面则贴着承压垫块。
在岩样剩下进行柔性油压加载的两个端部涂上有机硅胶并覆盖承压垫块超出密封橡胶条位置，放入烘箱中以110℃烘干约3小时后，有机硅胶被烘干成具有很好弹性的硅胶层，因此，承压垫块形和硅胶层成了一个密闭的整体。
如上所述的承压垫块，每个垫块的上设计一凹槽，并将一橡胶条放置其中，在两个承压垫块接触的拐角处起到密封作用。橡胶条比凹槽略长用，能于硅胶层有较好的接触。
如上所述的互扣式承压垫块，在加载过程中，垫块相对发生移动，从而使岩样始终处于中间位置，且不留出任何空白加载带。
本发明与现有的茂木式的真三轴试验系统以及相类似的真三轴试验系统相结合。具体是将本发明的装置放心油压真三轴压力室中，待压力室充满油并维持恒定的油压后，加载系统通过三轴室上安装的四个活塞对四个承压垫块进行加载。
本发明的有益效果是，本发明装置易行，操作简便，其能完好的适应茂木式真三轴“二刚一柔”的加载装置，本发明的真三轴试验中岩样的密封装置能够有效的消除加载过程空白角，使真三轴试验结果更加符合实际，并解决了空白角而造成的岩样应力集中问题。
附图说明
图1为一种真三轴试验中岩样的密封装置结构示意图；
图2为一种承压垫块示意图；
图3为一种岩样安装的俯视示意图；
其中：1-承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4共4个)；2-密封橡胶条(2-1、2-2、2-3、2-4共4个)；3-硅胶层；4-岩样；5-减磨垫片(5-1、5-2、5-3、5-4共4个)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
一种真三轴试验中岩样的密封装置，该装置包括承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4，密封橡胶条2-1、2-2、2-3、2-，硅胶涂层3，岩样4，减磨垫片5-1、5-2、5-3、5-4，其连接关系是：根据图1、2、3所示，四个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4分别放置在岩样4的四个端部上，每个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4一端与岩样4对齐，并首尾相连形成互扣式。每个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4靠近岩样4端部一面上有一凹槽，并将一密封橡胶条2-1、2-2、2-3、2-4放置其中，且密封橡胶条2-1、2-2、2-3、2-4比凹槽略长。岩样4的四个端部和四个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4之间放置一片与岩样4的端部大小一致的减磨垫片5-1、5-2、5-3、5-4，用来减小端部摩擦和试验加载中阻止承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4移动4的摩擦力。在岩样4的另外两个没有承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4的端部涂上有机硅胶，并有机硅胶覆盖在承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4上，并能将伸出的密封橡胶条2-1、2-2、2-3、2-4覆盖，放入烘箱中以110℃烘干约3小时后形成一定厚度的硅胶层3。
如图1、3所示，每个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4在加载过程中会受另外一个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4挤压而相互运动，从而在加载过程中不露任何空白角。
如图1、3所示，由承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4、密封橡胶条2-1、2-2、2-3、2-4和硅胶涂层3在承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4受较小压力后并形成一个密封一个整体。由于硅胶层3具有较好的弹性，即使在加载过程中承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4有较大的位移，上述组成仍是一个密封整体。
本发明与现有的茂木式的真三轴试验系统以及相类似的真三轴试验系统相结合。具体是将本发明的装置放入油压真三轴压力室中，待压力室充满油并维持恒定的油压后，加载系统通过三轴室上安装的四个活塞对四个承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4进行加载。
本发明的一种真三轴试验中岩样的密封装置，采用四个互扣式承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4，承压垫块1-1、1-2、1-3、1-4之间接触处放置密封橡胶条2-1、2-2、2-3、2-4，并在另外两个端部涂上有机硅胶，烘干后形成硅胶层3，有效的解决了真三轴加载密封问题，同时也消除了茂木式真三轴试验中空白角问题。
本发明的岩样密封装置可用于岩石真三轴试验中。
Claims (2)
1.一种真三轴试验中岩样的密封装置，该装置包括承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)、硅胶层(3)、岩样(4)、减磨垫片(5-1、5-2、5-3、5-4)，其特征在于：四个承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)分别放置在岩样(4)的四个端部上，承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)与岩样(4)端部之间安放减磨垫片(5-1、5-2、5-3、5-4)，承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)一端与岩样(4)对齐，首尾相连形成互扣式，承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)靠近岩样(4)端部一面上有一凹槽，将密封橡胶条(2-1、2-2、2-3、2-4)放置其中；
岩样(4)另外两个没有承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)的端部涂上有机硅胶，有机硅胶覆盖在承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)上，并将伸出的密封橡胶条(2-1、2-2、2-3、2-4)覆盖，放入烘箱中以110℃烘干3小时后形成硅胶层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种真三轴试验中岩样的密封装置，其特征在于：所述的减磨垫片(5-1、5-2、5-3、5-4)由聚四氟乙烯片、紫铜片和固体减磨材料组成，聚四氟乙烯片和紫铜片均与岩样(4)的端部大小一致，并将固体减磨材料夹在中间，减磨垫片(5-1、5-2、5-3、5-4)的一面贴着岩样(4)，另一面贴着承压垫块(1-1、1-2、1-3、1-4)。
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