CN105092386B - 一种岩石试样高压水密封装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种岩石试样高压水密封装置，包括上压盖和带有密封槽和多圈第一密封圈的弹性外壳；上压盖上设置有能够插入密封槽的密封板；密封板上均设置有多圈第二密封圈，第一密封圈和第二密封圈的横截面均呈V形。上压盖的上部抵接有上压板；弹性外壳的下部抵接有下压板，塑料膜包裹住上压板、下压板及弹性外壳的侧面；上压盖与弹性外壳的上端面之间，岩石试样与弹性外壳之间，以及密封板与密封槽之间，均涂有密封胶。第一密封圈、第二密封圈、塑料膜和密封胶均能够起到密封作用，增大密封效果；其中密封圈有多圈，起到逐级密封的效果；上述高压水密封装置还可以循环使用，节约了成本。上述实验步骤简单，上述高压水密封装置操作过程简单方便。

Description

一种岩石试样高压水密封装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种大尺寸立方体岩石试样试验装置，尤其涉及一种可有效密封高压水的岩石试样试验装置。

背景技术

岩石应力与渗流耦合一直是岩石力学领域研究的热点，开展岩石试样在高水压与真三轴载荷共同作用下变形与破坏规律的研究对于岩土工程的安全、稳定性具有重要的理论与实践意义。

岩石在渗透水压和真三轴加载作用下的力学试验成果丰硕，此类试验成功与否的关键因素是水流的密封技术。目前，公知的岩石力学试验领域的渗透水密封装置或材料有热缩塑料材料、硅胶和橡胶套等。比如，在岩石全应力-应变过程的渗透性试验中，热缩塑料材料套住岩样，烘烤热缩塑料材料，使其紧密包裹岩石试样；也有部分岩石试样在真三轴加载时，采用硅胶密封水流；在一些粗砂岩的渗透性试验中，由于需要常规三轴加载，还有些学者利用光滑的橡胶套密封岩样，保证三轴室中的油和渗透水流不混合。但是，由于实验过程中的水压力作用的持续性，使得这些措施在工作环境下的稳定性方面一般不尽如人意，甚至出现水流溢出封水材料的现象；再者，大多试验采用的水压较小，岩石试样在高水压下的密封技术仍然是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的密封效果不稳定的问题，本发明提供一种密封稳定的岩石试样高压水密封装置。

一种岩石试样高压水密封装置，包括弹性外壳和上压盖，所述弹性外壳呈筒状，弹性外壳的内侧壁自上到下设置有多圈均匀分布的第一密封圈；所述弹性外壳的下底面设置有多个进水孔；所述弹性外壳内部用于放置岩石试样；所述弹性外壳的上部由上压盖密封，所述上压盖设置有多个出水孔；所述上压盖的下端设置有呈环状的密封板，所述弹性外壳的上端面设置有呈环状的密封槽，所述密封板插入密封槽内；所述密封板的内壁和外壁上均设置有多圈均匀分布的第二密封圈，所述第一密封圈和第二密封圈的横截面均呈V形；第一密封圈的下端与弹性外壳的内侧壁连成一体，密封圈的上端与弹性外壳的内侧壁相接触；第二密封圈的下端与密封板连成一体，第二密封圈的上端与密封板相接触。

优选的，所述上压盖的上部抵接有上压板，所述上压板设置有与出水孔相匹配的出水管；弹性外壳的下部抵接有下压板，所述下压板设置有与进水孔相匹配的进水管；高压水密封装置还包括塑料膜，塑料膜包裹住上压板、下压板及弹性外壳的侧面，塑料膜的上侧和下侧的内表面均为磨砂面，磨砂面通过密封胶与上压板和下压板密封连接；所述塑料膜还设置有气嘴盖。

优选的，所述弹性外壳呈四方形，弹性外壳的四个侧面分别设置有四个钢板，各钢板的内表面涂有黄油，钢板的内表面紧贴塑料膜，其中一个钢板设置有气嘴盖能够伸出的钢板预置孔；所述各钢板的外表面分别抵接有侧压板。

优选的，上压盖与弹性外壳的上端面之间，岩石试样与弹性外壳之间，以及密封板与密封槽之间，均涂有密封胶。

优选的，所述进水孔有9个且均匀分布在弹性外壳的底面上；所述出水孔有9个且均匀分布在上压盖上。

本发明的另一个目的是提供上述一种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其使用步骤如下：

第一步，在弹性外壳的内侧壁和上端面，或上压盖的底面边缘和岩石试样的侧面涂抹密封胶；在密封板或密封槽内涂抹密封胶。

第二步，将岩石试样放置在弹性外壳内，并将上压盖安装在弹性外壳的上端，并使密封板插入密封槽内。

第三步，将上压板和下压板分别置于上压盖的上部和弹性外壳的下端，并将进水管与进水孔对接，出水管与出水孔对接。

第四步，通过塑料膜包裹上压板、弹性外壳、和下压板的侧面，并通过密封胶对塑料膜的上侧和下侧进行密封。

第五步，通过气嘴盖抽取塑料膜内气体，使塑料膜紧贴弹性外壳；再将涂有黄油的钢板贴合在塑料膜上，并使气嘴盖通过钢板预置孔伸出；然后将其放入加压设备中，使侧压板抵接钢板；再然后通过侧压板、上压板及下压板向弹性外壳施加载荷。

第六步，向下压板的进水孔施加高压水。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

上述一种岩石试样高压水密封装置，第一密封圈和第二密封圈均能够起到密封作用，增大密封效果；其中密封圈有多圈，多圈密封圈逐级密封，同样增大了密封效果；密封胶起到密封的作用，增大了密封效果；所述塑料膜同样能起到一定的密封作用；上述高压水密封装置还可以循环使用，节约了成本。上述实验步骤简单，上述高压水密封装置操作过程简单方便。

附图说明

图1是的高压水密封装置的部分剖面图。

图2是弹性外壳侧剖面立体图。

图3是上压盖的立体图。

图4是上压盖的剖视图。

图5是密封板的结构示意图。

图6是岩石试样放置在弹性外壳内的效果图。

图7是上压盖与弹性外壳的结构示意图。

图8是部分侧压板和钢板的结构示意图。

图9是带有上压板和下压板的高压水密封装置的结构示意图。

图10是部分侧压板和钢板的结构示意图。

图11是图9的剖视图。

图12是第一密封圈与弹性外壳的连接部分放大图。

图13是第二密封圈与密封板的连接部分放大图。

图中：1弹性外壳；2第一密封圈；3密封槽；4进水孔；5第二密封圈；6密封板；7上压盖；8出水孔；9岩石试样；10塑料膜；11气嘴盖；12钢板；13钢板预置孔；14侧压板；15上压板；16下压板；17出水管；18进水管；19磨砂面。

具体实施方式

下面结合图1至图13对本发明进行详细说明。

实施例1

一种岩石试样高压水密封装置，包括弹性外壳1和上压盖7，所述弹性外壳1呈筒状，弹性外壳1的内侧壁自上到下设置有多圈均匀分布的第一密封圈2；所述弹性外壳1的下底面设置有多个进水孔4；所述弹性外壳1内部用于放置岩石试样9；所述弹性外壳1的上部由上压盖7密封，所述上压盖7设置有多个出水孔8；所述上压盖7的下端设置有呈环状的密封板6，所述弹性外壳1的上端面设置有呈环状的密封槽3，所述密封板6插入密封槽3内；所述密封板6的内壁和外壁上均设置有多圈均匀分布的第二密封圈5，所述第一密封圈2和第二密封圈5的横截面均呈V形；第一密封圈2的下端与弹性外壳1的内侧壁连成一体，密封圈的上端与弹性外壳1的内侧壁相接触；第二密封圈5的下端与密封板6连成一体，第二密封圈5的上端与密封板6相接触。

进一步的，所述上压盖7的上部抵接有上压板15，所述上压板15设置有与出水孔8相匹配的出水管17；弹性外壳1的下部抵接有下压板16，所述下压板16设置有与进水孔4相匹配的进水管18；高压水密封装置还包括塑料膜10，塑料膜10包裹住上压板15、下压板16及弹性外壳1的侧面，塑料膜10的上侧和下侧的内表面均为磨砂面19，磨砂面19通过密封胶与上压板15和下压板16密封连接；所述塑料膜10还设置有气嘴盖11。

进一步的，所述弹性外壳1呈四方形，弹性外壳1的四个侧面分别设置有四个钢板12，各钢板12的内表面涂有黄油，钢板12的内表面紧贴塑料膜10，其中一个钢板12设置有气嘴盖11能够伸出的钢板预置孔13；所述各钢板12的外表面分别抵接有侧压板14。

进一步的，上压盖7与弹性外壳1的上端面之间，岩石试样9与弹性外壳1之间，以及密封板6与密封槽3之间，均涂有密封胶。

进一步的，所述进水孔4有9个且均匀分布在弹性外壳1的底面上；所述出水孔8有9个且均匀分布在上压盖7上。

实施例2

本发明提供上述实施例1中一种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其使用步骤如下：

第一步，在弹性外壳1的内侧壁和上端面，或上压盖7的底部边缘和岩石试样9的侧面涂抹密封胶；在密封板6或密封槽3内涂抹密封胶。

第二步，将岩石试样9放置在弹性外壳1内，并将上压盖7安装在弹性外壳1的上端，并使密封板6插入密封槽3内。

第三步，将上压板15和下压板16分别置于上压盖7的上部和弹性外壳1的下端，并将进水管18与进水孔4对接，出水管17与出水孔8对接。

第四步，通过塑料膜10包裹上压板15、弹性外壳1、和下压板16的侧面，并通过密封胶对塑料膜10的上侧和下侧进行密封。

第五步，通过气嘴盖11抽取塑料膜10内气体，使塑料膜10紧贴弹性外壳1；再将涂有黄油的钢板12贴合在塑料膜10上，并使气嘴盖11通过钢板预置孔13伸出；然后将其放入加压设备中，使侧压板14抵接钢板12；再然后通过侧压板14、上压板15及下压板16向弹性外壳1施加载荷；

第六步，向下压板16的进水孔4施加高压水。本发明的另一个目的是提供上述岩石试样9高压水密封装置的使用方法。

上述一种岩石试样高压水密封装置，第一密封圈2和第二密封圈5均能够起到密封作用，增大密封效果；其中密封圈有多圈，多圈密封圈逐级密封，同样增大了密封效果；密封胶起到密封的作用，增大了密封效果；所述塑料膜同样能起到一定的密封作用；上述高压水密封装置还可以循环使用，节约了成本。上述实验步骤简单，上述高压水密封装置操作过程简单方便。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，包括弹性外壳和上压盖，所述弹性外壳呈筒状，弹性外壳的内侧壁自上到下设置有多圈均匀分布的第一密封圈；所述弹性外壳的下底面设置有多个进水孔；所述弹性外壳内部用于放置岩石试样；所述弹性外壳的上部由上压盖密封，所述上压盖设置有多个出水孔；所述上压盖的下端设置有呈环状的密封板，所述弹性外壳的上端面设置有呈环状的密封槽，所述密封板插入密封槽内；所述密封板的内壁和外壁上均设置有多圈均匀分布的第二密封圈；所述第一密封圈和第二密封圈的横截面均呈V形；第一密封圈的下端与弹性外壳的内侧壁连成一体，密封圈的上端与弹性外壳的内侧壁相接触；第二密封圈的下端与密封板连成一体，第二密封圈的上端与密封板相接触；所述上压盖的上部抵接有上压板，所述上压板设置有与出水孔相匹配的出水管；弹性外壳的下部抵接有下压板，所述下压板设置有与进水孔相匹配的进水管；高压水密封装置还包括塑料膜，塑料膜包裹住上压板、下压板及弹性外壳的侧面，塑料膜的上侧和下侧的内表面均为磨砂面，磨砂面通过密封胶与上压板和下压板密封连接；所述塑料膜还设置有气嘴盖；上压盖与弹性外壳的上端面之间，岩石试样与弹性外壳之间，以及密封板与密封槽之间，均涂有密封胶。

2.如权利要求1所述的一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，弹性外壳呈四方形，弹性外壳的四个侧面分别设置有四个钢板，各钢板的内表面涂有黄油，钢板的内表面紧贴塑料膜，其中一个钢板设置有气嘴盖能够伸出的钢板预置孔；所述各钢板的外表面分别抵接有侧压板。

3.如权利要求1所述的一种岩石试样高压水密封装置，其特征在于，所述进水孔有9个且均匀分布在弹性外壳的底面上；所述出水孔有9个且均匀分布在上压盖上。

4.如权利要求1至3任意一项所述的一种岩石试样高压水密封装置的使用方法，其特征在于，其操作步骤如下：

第一步，在弹性外壳的内侧壁和上端面，或上压盖的底部边缘和岩石试样的侧面涂抹密封胶；在密封板上或密封槽内涂抹密封胶；

第二步，将岩石试样放置在弹性外壳内，并将上压盖安装在弹性外壳的上端，并使密封板插入密封槽内；

第三步，将上压板和下压板分别置于上压盖的上部和弹性外壳的下端，并将进水管与进水孔对接，出水管与出水孔对接；

第四步，通过塑料膜包裹上压板、弹性外壳、和下压板的侧面，并通过密封胶对塑料膜的上侧和下侧进行密封；

第五步，通过气嘴盖抽取塑料膜内气体，使塑料膜紧贴弹性外壳；再将涂有黄油的钢板贴合在塑料膜上，并使气嘴盖通过钢板预置孔伸出；然后将其放入加压设备中，使侧压板抵接钢板；再然后通过侧压板、上压板及下压板向弹性外壳施加载荷；

第六步，向下压板的进水孔施加高压水。