CN101672763A - 一种岩石渗透实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种岩石渗透实验装置，主要由上压头装置、下压头装置和传力装置构成，上压头装置由设在上多孔透水板上的第一上压头和第二上压头构成，两个上压头内分别设有导水通道，并设有连接两个导水通道的导水管；下压头装置由设在下多孔透水板下的下压头和过渡板构成，下压头的两侧对称设有横向齿条，其两侧端分别设有与横向齿条相啮合的齿轮，传力装置由设在过渡板下方的传力弹簧和固定传力弹簧的底盘突台构成，底盘突台与下压头内分别设有进水通道，并设有连接两个进水通道的导水管，底盘突台的侧面上设有与齿轮相啮合的纵向齿条。适用于岩土、地质等工程的测试。其结构简单，能满足岩样纵横向运动。

Description

一种岩石渗透实验装置
技术领域
本发明涉及一种实验装置，尤其是一种适用于岩土、地质等工程测试技术领域的岩石渗透实验装置。
背景技术
地震作用与地下水文密切相关，来自高渗透率裂隙岩石中水文变化是地震水文监测数据的主要部分。为了研究、模拟地震波作用下裂隙岩石渗透率的变化，需要对岩样进行渗流实验，目前已有的岩石试验系统有较为先进的MTS815.02型电液伺服试验机，它可以较好的完成没有振动情况下的单轴、三轴渗流试验，在振动情况下可以实现单向(纵向)运动下的振动渗流试验，但在地震波的作用下，岩石渗流环境相差较大，同时会出现纵向、横向的运动，仅仅只完成单向(纵向)运动下的振动渗流试验是不能满足实际要求的。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种结构简单，能满足岩样纵横向运动的岩石渗透实验装置。
技术方案：本发明的岩石渗透实验装置，包括装有岩样的封蜡套筒，设在封蜡套筒下部的下多孔透水板和压在岩样上方的上多孔透水板，所述的上多孔透水板上设有装有滚珠的第一上压头，第一上压头上设有与其滚珠相配合的带有横向滚珠槽的第二上压头，两个上压头内分别设有导水通道，并设有连接两个导水通道的导水管；下多孔透水板下设有底部开有横向滚槽的下压头，下压头的两侧对称设有横向齿条，下压头下设有装有滚珠的过渡板，其两侧端分别设有与横向齿条相啮合的齿轮，过渡板的下方设有传力弹簧和固定传力弹簧的底盘突台，底盘突台与下压头内分别设有进水通道，并设有连接两个进水通道的导水管，底盘突台的侧面上设有与齿轮相啮合的纵向齿条。
所述的横向齿条焊接或铆接在下压头的两侧；所述第一上压头上设置的滚珠与过渡板上设置的设置的滚珠成行横向排列；所述的传力弹簧至少有一个。
有益效果：本发明通过传力弹簧，可增大振动的纵向位移，在过渡板和下压头上设置齿轮、齿条，通过传力弹簧产生的纵向振动位移，使齿轮与纵向齿条啮合转动带动横向齿条作横向运动，以此产生横向与纵向同时运动的振动实验。岩样上的上下压头上均设有可作相对运动的滚珠滚槽，能固定横向运动方向及减小运动的摩擦力，底盘与下压头之间连接的过渡导管，可将试验机中的水引导进试验试件中进行渗透试验。本发明结构简单，使用方便，能够较好的模拟横、纵向复合振动情况下破裂岩石的渗流试验。为研究、模拟地震波作用下裂隙岩石渗透率的变化创造良好的相似实验环境。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
图中：1-导水通道，2-第二上压头，3-第一上压头，4-上多孔透水板，5-封蜡套筒，6-下多孔透水板，7-下压头，8-横向齿条，9-齿轮，10-纵向齿条，11-传力弹簧，12-进水通道，13-底盘突台，14-过渡板，15、17-导水管，16-岩样。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
附图所示，本发明的岩石渗透实验装置主要由设在岩样16两头的上压头装置、下压头装置和传力装置构成，岩样16设在封蜡套筒5内，封蜡套筒5内的岩样16顶底部分别设有上多孔透水板4和下多孔透水板6，压头装置设在上多孔透水板4上，它由第一上压头3和第二上压头2组成，第一上压头3的顶端设多个与其凹槽相适应的滚珠，多个滚珠成行横向排列。第二上压头2与第一上压头3相对面上设有与第一上压头3滚珠相配合的横向滚珠槽，两个上压头内分别设有径向与轴向相连通的导水通道1，两个导水通道通过的导水管17相连接。下压头装置设在下多孔透水板6下，下压头装置包括底部开有横向滚槽的下压头7和过渡板14，过渡板14上设有多个与其凹槽相适应的滚珠，多个滚珠成行横向排列，下压头7的滚槽与过渡板14上的滚珠相配合；下压头7的两侧对称焊接或铆接有横向齿条8，横向齿条8两侧端分别设有与横向齿条8相啮合的齿轮9，过渡板14的下方设有由传力弹簧11和固定传力弹簧11的底盘突台13构成的传力装置，传力弹簧11至少有一个。底盘突台13与下压头7内分别设有径向与轴向相连通的进水通道12，并设有连接两个进水通道的导水管15，底盘突台13的侧面上设有与齿轮9相啮合的纵向齿条10。
试验时，将底盘突台13与试验机下压台连接，通过传力弹簧11将底盘突台13与过渡板14固定，使过渡板14上的齿轮9与底盘突台13上的纵向齿条10相啮合；横向齿条8的下压头通过滚珠滚槽连结在过渡板14上，使横向齿条8与齿轮相9啮合；将下多孔透水板6与下压头7及岩样16下部密封，同时将试岩样16上部的上多孔透水板4及上压头装置密封连接，上压头装置与试验机上压台连接，完成整机装配。
通过试验机给出纵向振动响应，传力弹簧11做纵向的弹性振动，产生纵向位移使过渡板14上的齿轮9与纵向齿条10产生啮合转动，从而带动横向齿条8及整个试验试件做横向运动，达到横向、纵向复合振动的实验环境。横向、纵向复合振动时，布置在下压头7与过渡板14之间的滚珠滚槽按规定试件的运动方向及最大限度的减小运动中的摩擦力，以保证实现模拟的实验环境。
水从试验机中进入底盘突台14的进水通道12，经导水管15进入下压头7，再由下多孔透水板6经过岩样8进行渗流试验，最后水通过上压头装置及导水管17导出，完成整个渗流过程。

Claims (4)

1、一种岩石渗透实验装置，包括装有岩样(16)的封蜡套筒(5)，设在封蜡套筒(5)下部的下多孔透水板(6)和压在岩样(16)上方的上多孔透水板(4)，其特征在于：所述的上多孔透水板(4)上设有装有滚珠的第一上压头(3)，第一上压头(3)上设有与其滚珠相配合的带有滚珠槽的第二上压头(2)，两个上压头内分别设有导水通道(1)，并设有连接两个导水通道的导水管(17)；下多孔透水板(6)下设有底部开有横向滚槽的下压头(7)，下压头(7)的两侧对称设有横向齿条(8)，下压头(7)下设有装有滚珠的过渡板(14)，其两侧端分别设有与横向齿条(8)相啮合的齿轮(9)，过渡板(14)的下方设有传力弹簧(11)和固定传力弹簧(11)的底盘突台(13)，底盘突台(13)与下压头(7)内分别设有进水通道(12)，并设有连接两个进水通道的导水管(15)，底盘突台(13)的侧面上设有与齿轮(9)相啮合的纵向齿条(10)。
2、根据权利要求1所述的岩石渗透实验装置，其特征在于：所述的横向齿条(8)焊接或铆接在下压头(7)的两侧。
3、根据权利要求1所述的岩石渗透实验装置，其特征在于：所述第一上压头(3)上设置的滚珠与过渡板(14)上设置的滚珠成行横向排列。
4、根据权利要求1所述的岩石渗透实验装置，其特征在于：所述的传力弹簧(11)至少有一个。
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