CN105115824A - 一种岩石围压加卸载试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石加卸载围压试验装置，包括高压气室、轴压加载系统、充放气系统、气压测试系统，其中高压气室由圆筒、环形上盖、环形下盖、橡胶套、挡板、O型橡胶圈、充放气连接头安装孔和压力传感器安装孔组成，为试样提供围压和密封。轴压加载系统为试样提供轴压，充放气系统通过使三个高压气室充气增压和放气降压来增加或降低试样围压，气压测试系统采用传感器、采集仪实时记录三个气室气体压力。本发明设计合理、结构简单、实施容易，密封性能好，方便数据采集，通过气体的压力速降特性，对研究较宽降速范围内卸围压对岩石力学性质影响规律提供了重要手段，可完成轴向全长卸围压试验、轴向端部卸围压试验、试样渗透性的围压影响试验等。

Description

一种岩石围压加卸载试验装置

技术领域

本发明涉及岩石力学试验技术领域，具体地说是一种岩石围压加卸载试验装置。

背景技术

岩石力学室内试验是进行岩石力学参数测定的基本方法。岩样在加卸载过程中的全程应力应变曲线含有丰富信息，是研究岩石力学特性基本手段，也是评价岩石工程稳定性的重要依据之一。在地下工程实践中，开挖卸载是诱发地下空间围岩应力重新分布并导致围岩破坏的主要原因。在目前试验条件下，通常使用油压提供试样围压，卸载围压过程中，试样围压的卸载速度与爆破开挖相比较慢，试验结果与现场现象不太符合。另外，端面效应对于试样的承载特性（如承载极限、破坏类型、尺寸效应等）具有重要影响，而在试验过程中，端面摩擦的增加和减少对于上述承载特性的影响还没有成熟的手段进行研究。本发明一种岩石围压加卸载试验装置既可实现围压快速卸载，又可通过改变端面侧压的方法研究试样的端部效应。

发明内容

本发明一种岩石围压加卸载试验装置由高压气室、轴压加载系统、充放气系统、气压测试系统组成。

高压气室由圆筒、环形上盖、环形下盖、橡胶套、第一挡板、第二挡板、第一O型橡胶圈、第二O型橡胶圈、第三O型橡胶圈、第一充放气连接头安装孔、第二充放气连接头安装孔、第三充放气连接头安装孔、第一压力传感器安装孔、第二压力传感器安装孔、第三压力传感器安装孔组成。圆筒、环形上盖、环形下盖为足够厚度金属材料，其刚度和强度满足高压气室试验要求。橡胶套与环形上盖、环形下盖、第一挡板、第二挡板内侧连接，具有伸缩和侧向变形能力；第一挡板和第二挡板将高压气室分割为三个环形气室，环形上盖和第一挡板之间为上气室，第一挡板和第二挡板之间为中气室，第二挡板和环形下盖之间为下气室。第一挡板和第二挡板结构一样，均由挡板固定段、弹簧组、挡板滑动段组成。第一挡板和第二挡板固定端均为焊接于圆筒内侧的圆环形板，每个弹簧一头连接挡板固定段，另一头连接一个挡板滑动段。挡板滑动段为多个扇形等厚度块体，内侧连接橡胶套，相邻块之间有足够的空隙，当向上压头、下压头和试样施加围压的时候，邻块之间不会产生明显挤压力。第一挡板和第二挡板厚度足够大，且滑动段和固定段之间的重叠段足够长，具有防止第一挡板和第二挡板从高压气室向低压气室方向明显移动或发生大变形的作用。

第一O型橡胶圈在上气室内，通过第一充放气连接头安装孔与第一充放气连接头连接，第一充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第一O型橡胶圈充气增压和放气降压；第一O型橡胶圈通过第一压力传感器安装孔与第一压力传感器连通，采用第一压力传感器实时记录第一O型橡胶圈内气体压力大小。当上气室压力增加时，第一挡板滑动段向试样滑动，第一组弹簧伸长，橡胶套压紧上压头。当上气室压力降低时，第一挡板滑动段远离上压头滑动，第一组弹簧收缩，橡胶套远离上压头。

第二O型橡胶圈在中气室内，通过第二充放气连接头安装孔与第二充放气连接头连接，第二充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第二O型橡胶圈充气增压和放气降压；第二O型橡胶圈通过第二压力传感器安装孔与第二压力传感器连通，采用第二压力传感器实时记录第二O型橡胶圈内气体压力大小。当中气室压力增加时，第一挡板和第二挡板滑动段均向试样滑动，第一组弹簧和第二组弹簧均伸长，橡胶套压紧试样。当中气室压力降低时，第一挡板和第二挡板滑动段均远离试样滑动，第一组和第二组弹簧均收缩，橡胶套远离试样。

第三O型橡胶圈在下气室内，通过第三充放气连接头安装孔与第三充放气连接头连接，第三充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第三O型橡胶圈充气增压和放气降压。第三O型橡胶圈通过第三压力传感器安装孔与第三压力传感器连通，采用第三压力传感器实时记录第三O型橡胶圈内气体压力大小。当下气室压力增加时，第二挡板滑动段向下压头滑动，第二组弹簧伸长，橡胶套压紧下压头。当下气室压力降低时，第二挡板滑动段远离下压头滑动，第二组弹簧收缩，橡胶套远离下压头。

轴压加载系统包括上压头和下压头。上压头和下压头为圆柱体，其直径与圆柱试样直径一样，通过改变上压头和下压头的高度，可调整试样与高压气室内环的相对位置。岩石试样在轴向承受轴向压缩载荷作用，上压头和下压头用于减少压力机油缸活塞与底座之间的空隙，并传递轴向压力。

充放气系统由充放气连接头、三通接头、四通接头、高压管、压力表、针型阀、减压阀、高压气瓶组成。

第一充放气连接头通过第一充放气连接头安装孔与第一O型橡胶圈连接，通过第一高压管连接第一三通接头、第四三通接头、第十三通接头、四通接头，第一三通接头上安装第一压力表，第四三通接头通过第四高压管连接第七三通接头，第七三通接头上安装第一针型阀，第十三通接头上安装第四针型阀。

第二充放气连接头通过第二充放气连接头安装孔与第二O型橡胶圈连接，通过第二高压管连接第二三通接头、第五三通接头、第十一三通接头、四通接头，第二三通接头上安装第二压力表，第五三通接头通过第五高压管连接第八三通接头，第八三通接头上安装第二针型阀，第十一三通接头上安装第五针型阀。

第三充放气连接头通过第三充放气连接头安装孔与第三O型橡胶圈连接，通过第三高压管连接第三三通接头、第六三通接头、第十二三通接头、四通接头，第三三通接头上安装第三压力表，第六三通接头通过第六高压管连接第九三通接头，第九三通接头上安装第三针型阀，第十二三通接头上安装第六针型阀。

第一高压管、第二高压管、第三高压管通过四通接头连接第七高压管，通过第七高压管连接第十三三通接头、减压阀和高压气瓶，第十三三通接头上安装第七针型阀。

在初始状态下，所有针型阀均为关闭状态，第一弹簧组和第二弹簧组均为收缩状态。

上气室充气增压步骤如下：打开气瓶，通过减压阀调整充气压力，依次打开第七针型阀和第四针型阀，通过第七高压管和第一高压管向第一O型橡胶圈供气。第一压力表显示上气室压力增加过程，直至上气室压力达到设计值，关闭高压气瓶、第七针型阀和第四针型阀。上气室放气减压步骤如下：打开第一针型阀，通过第一高压管和第四高压管降低第一O型橡胶圈气体压力。手动调节第一针型阀实现放气降压速度。

中气室充气增压步骤如下：打开气瓶，通过减压阀调整充气压力，依次打开第七针型阀和第五针型阀，通过第七高压管和第二高压管向第二O型橡胶圈供气。第二压力表显示中气室压力增加过程，直至中上气室压力达到设计值，关闭高压气瓶、第七针型阀和第五针型阀。中气室放气减压步骤如下：打开第二针型阀，通过第二高压管和第五高压管降低第二O型橡胶圈气体压力。手动调节第二针型阀实现放气降压速度。

下气室充气增压步骤如下：打开气瓶，通过减压阀调整充气压力，依次打开第七针型阀和第六针型阀，通过第七高压管和第三高压管向第三O型橡胶圈供气。第三压力表显示下气室压力增加过程，直至下气室压力达到设计值，关闭高压气瓶、第七针型阀和第六针型阀。下气室放气减压步骤如下：打开第三针型阀，通过第三高压管和第六高压管降低第三O型橡胶圈气体压力。手动调节第三针型阀实现放气降压速度。

气压测试系统由气压传感器、数据线、采集仪和计算机组成。第一气压传感器通过第一气压传感器安装孔与第一O型橡胶圈连通，通过数据线连接于采集仪；第二气压传感器通过第二气压传感器安装孔与第二O型橡胶圈连通，通过数据线连接于采集仪；第三气压传感器通过第三气压传感器安装孔与第三O型橡胶圈连通，通过数据线连接于采集仪。采集仪通过数据线与计算机连接，将采集数据导入计算机，用计算机进行存储、分析、显示、打印等。

本发明设计合理、结构简单、实施容易，密封性能好，方便数据采集，通过气体的压力速降特性，对研究较宽降速范围内卸围压对岩石力学性质影响规律提供了重要手段，可完成轴向全长卸围压试验、轴向端部卸围压试验、试样渗透性的围压影响试验等。

附图说明

图1是本发明实施例一中一种岩石加卸载围压试验装置结构示意图；图2是本发明实施例一中一种岩石加卸载围压试验装置高压气室剖面示意图；图3是本发明实施例二中一种岩石加卸载围压试验装置结构示意图；图4是本发明实施例三中一种岩石加卸载围压试验装置结构示意图；图5是本发明实施例三中透气垫片结构示意图；图6是本发明实施例三中上压头结构示意图。

图中，1为圆筒，2为环形上盖，3为环形下盖，4为橡胶套，5为上压头，6为下压头，7为试样，8为第一O型橡胶圈，9为第二O型橡胶圈，10为第三O型橡胶圈，11为第一挡板固定段，12为第一弹簧组，13为第一挡板滑动段，14为第二挡板固定段，15为第二弹簧组，16为第二挡板滑动段，17为第一充放气连接头安装孔，18为第二充放气连接头安装孔，19为第三充放气连接头安装孔，20为第一充放气连接头，21为第二充放气连接头，22为第三充放气连接头，23为第一三通接头，24为第二三通接头，25为第三三通接头，26为第四三通接头，27为第五三通接头，28为第六三通接头，29为第七三通接头，30为第八三通接头，31为第九三通接头，32为第十三通接头，33为第十一三通接头，34为第十二三通接头，35为第十三三通接头，36为四通接头，37为第一压力表，38为第二压力表，39为第三压力表，40为第一高压管，41为第二高压管，42为第三高压管，43为第四高压管，44为第五高压管，45为第六高压管，46为第七高压管，47为第一针型阀，48为第二针型阀，49为第三针型阀，50为第四针型阀，51为第五针型阀，52为第六针型阀，53为第七针型阀，54为减压阀，55为高压气瓶，56为第一压力传感器安装孔，57为第二压力传感器安装孔，58为第三压力传感器安装孔，59为第一压力传感器，60为第二压力传感器，61为第三压力传感器，62为第一数据线，63为第二数据线，64为第三数据线，65为第四数据线，66为采集仪，67为计算机，68为带孔上压头，69为带孔下压头，70为上透气垫片，71为下透气垫片，72为透气槽，73为透气孔，74为上压头中孔，75为下压头中孔，76为上减摩垫片，77为下减摩垫片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

本发明提供了一种岩石围压加卸载试验装置。

实施例一。

如图1所示，本发明装置用于岩石试样的围压加卸载试验，包括高压气室、轴压加载系统、充放气系统、气压测试系统。

所述高压气室由圆筒1、环形上盖2、环形下盖3、橡胶套4、第一挡板、第二挡板、第一O型橡胶圈8、第二O型橡胶圈9、第三O型橡胶圈10、第一充放气连接头安装孔17、第二充放气连接头安装孔18、第三充放气连接头安装孔19、第一压力传感器安装孔56、第二压力传感器安装孔57、第三压力传感器安装孔58组成。圆筒1、环形上盖2、环形下盖3为足够厚度金属材料，其刚度和强度满足高压气室试验要求。第一挡板由第一挡板固定段11、第一弹簧组12、第一挡板滑动段13组成。第二挡板由第二挡板固定段14、第二弹簧组15、第二挡板滑动段16组成。第一和第二挡板固定端均为焊接于圆筒内侧的圆环形板，第一弹簧组12和第二弹簧组15一头分别连接第一挡板固定段11和第二挡板固定段14，另一头分别连接第一挡板滑动段13和第二挡板滑动段16。第一挡板滑动段13和第二挡板滑动段16为多个扇形等厚度块体，内侧连接橡胶套4，相邻块之间有足够的空隙，当高压气室通过橡胶套4向上压头5、下压头6和试样7施加围压的时候，不会发生邻块之间的挤压力。第一挡板和第二挡板厚度足够大，且滑动段和固定段之间的重叠段足够长，具有防止第一挡板和第二挡板从较高压力气室向较低压力气室方向明显移动或发生大变形的能力。橡胶套4与环形上盖2、环形下盖3、第一挡板、第二挡板内侧连接，具有伸缩和侧向变形能力；第一挡板和第二挡板将高压气室分割为三个环形气室，环形上盖2和第一挡板之间为上气室，第一挡板和第二挡板之间为中气室，第二挡板和环形下盖3之间为下气室。

所述第一O型橡胶圈8在上气室内，通过第一充放气连接头安装孔17与第一充放气连接头20连接，第一充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第一O型橡胶圈8充气增压和放气降压；第一O型橡胶圈8通过第一压力传感器安装孔56与第一压力传感器59连通，采用第一压力传感器59实时记录第一O型橡胶圈8内气体压力大小。当上气室压力增加时，第一挡板滑动段13滑动伸长，第一弹簧组12伸长，橡胶套4侧向压紧上压头5。

所述第二O型橡胶圈9在中气室内，通过第二充放气连接头安装孔18与第二充放气连接头21连接，第二充放气连接头21另一端为充放气系统，充放气系统为第二O型橡胶圈9充气增压和放气降压；第二O型橡胶圈9通过第二压力传感器安装孔57与第二压力传感器60连通，采用第二压力传感器60实时记录第二O型橡胶圈9内气体压力大小。当中气室压力增加时，第一挡板滑动段13和第二挡板滑动段16均滑动伸长，第一弹簧组12和第二弹簧组15均伸长，橡胶套4压紧试样7。

所述第三O型橡胶圈10在下气室内，通过第三充放气连接头安装孔19与第三充放气连接头22连接，第三充放气连接头22另一端为充放气系统，充放气系统为第三O型橡胶圈10充气增压和放气降压。第三O型橡胶圈10通过第三压力传感器安装孔58第二压力传感器60连通，采用第三压力传感器61实时记录第三O型橡胶圈内10气体压力大小。当下气室压力增加时，第二挡板滑动段16滑动伸长，第二弹簧组15伸长，橡胶套4压紧下压头6。

所述充放气系统由第一充放气连接头20、第二充放气连接头21、第三充放气连接头22、第一三通接头23、第二三通接头24、第三三通接头25、第四三通接头26、第五三通接头27、第六三通接头28、第七三通接头29、第八三通接头30、第九三通接头31、第十三通接头32、第十一三通接头33、第十二三通接头34、第十三三通接头35、四通接头36、第一高压管40、第二高压管41、第三高压管42、第四高压管43、第五高压管44、第六高压管45、第七高压管46、第一压力表37、第二压力表38、第三压力表39、第一针型阀47、第二针型阀48、第三针型阀49、第四针型阀50、第五针型阀51、第六针型阀52、第七针型阀53、减压阀54、高压气瓶55组成。

所述第一充放气连接头20通过第一充放气连接头安装孔17与第一O型橡胶圈8连接，通过第一高压管40连接第一三通接头23、第四三通接头26、第十三通接头32、四通接头36，第一三通接头23上安装第一压力表37，第四三通接头26通过第四高压管43连接第七三通接头29，第七三通接头29上安装第一针型阀47，第十三通接头32上安装第四针型阀50。

所述第二充放气连接头21通过第二充放气连接头安装孔18与第二O型橡胶圈9连接，通过第二高压管41连接第二三通接头24、第五三通接头27、第十一三通接头33、四通接头36，第二三通接头24上安装第二压力表38，第五三通接头27通过第五高压管44连接第八三通接头30，第八三通接头30上安装第二针型阀48，第十一三通接头33上安装第五针型阀51。

所述第三充放气连接头22通过第三充放气连接头安装孔19与第三O型橡胶圈10连接，通过第三高压管42连接第三三通接头25、第六三通接头28、第十二三通接头34、四通接头36，第三三通接头25上安装第三压力表39，第六三通接头28通过第六高压管45连接第九三通接头31，第九三通接头31上安装第三针型阀49，第十二三通接头34上安装第六针型阀52。

所述第一高压管40、第二高压管41、第三高压管42通过四通接头36连接第七高压管46，通过第七高压管46连接第十三三通接头35、减压阀54和高压气瓶55，第十三三通接头35上安装第七针型阀53。

所述轴压加载系统包括上压头5和下压头6。上压头5和下压头6为圆柱体，其直径与圆柱试样7直径一样，通过改变上压头5和下压头6的高度，可调整试样与高压气室内环的相对位置。岩石试样7承受轴向压缩载荷时，上压头5和下压头6用于减少压力机油缸行程，并传递轴向压力。

所述气压测试系统由第一气压传感器59、第二气压传感器60、第三气压传感器61、第一数据线62、第二数据线63、第三数据线64、第四数据线65、采集仪66和计算机67组成。第一气压传感器59通过第一气压传感器安装孔56与第一O型橡胶圈8连通，通过第一数据线62连接于采集仪；第二气压传感器60通过第二气压传感器安装孔57与第二O型橡胶圈9连通，通过第二数据线63连接于采集仪66；第三气压传感器61通过第三气压传感器安装孔58与第三O型橡胶圈10连通，通过第三数据线64连接于采集仪66。采集仪66通过第四数据线65与计算机67连接，将采集数据导入计算机67，用计算机67进行存储、分析、显示、打印等。

上气室充气增压步骤如下：打开气瓶55，通过减压阀54调整充气压力，依次打开第七针型阀53和第四针型阀50，通过第七高压管46和第一高压管40向第一O型橡胶圈8供气。第一压力表37显示上气室压力增加过程，直至上气室压力达到设计值，关闭高压气瓶55、第七针型阀53和第四针型阀50。上气室放气减压步骤如下：打开第一针型阀47，通过第一高压管40和第四高压管43降低第一O型橡胶圈8气体压力。手动调节第一针型阀47实现放气降压速度。

中气室充气增压步骤如下：打开气瓶55，通过减压阀54调整充气压力，依次打开第七针型阀53和第五针型阀51，通过第七高压管46和第二高压管41向第二O型橡胶圈9供气。第二压力表38显示中气室压力增加过程，直至中气室压力达到设计值，关闭高压气瓶55、第七针型阀53和第五针型阀51。中气室放气减压步骤如下：打开第二针型阀48，通过第二高压管41和第五高压管44降低第二O型橡胶圈9气体压力。手动调节第二针型48阀实现放气降压速度。

下气室充气增压步骤如下：打开气瓶55，通过减压阀54调整充气压力，依次打开第七针型阀53和第六针型阀52，通过第七高压管46和第三高压管42向第三O型橡胶圈10供气。第三压力表39显示下气室压力增加过程，直至下气室压力达到设计值，关闭高压气瓶55、第七针型阀53和第六针型阀52。下气室放气减压步骤如下：打开第三针型阀49，通过第三高压管42和第六高压管降45低第三O型橡胶圈10气体压力。手动调节第三针型阀49实现放气降压速度。

使用本发明一种岩石围压加卸载试验装置的方法如下。在初始状态下，高压气瓶55关闭，所有针型阀均为开启状态，三个气室压力为大气压力。橡胶套4内径略大于50mm。加工标准试样7高度为100mm，直径为50mm，放入橡胶套4内，试样7轴向完全处于中气室轴向高度范围内，安装上压头5和下压头6，试样7安装完毕。关闭所有针型阀。轴压压力由试验机压力传感器记录，围压压力由第一压力传感器59、第二压力传感器60、第三压力传感器61、采集仪66和计算机67实时监测记录。轴压和围压按比例加载，保证差应力小于试样承载极限。然后保持轴压不变，快速降低围压，测试试样在卸围压作用下的破坏。进行上述卸围压试验时，上气室和下气室不充气增压和放气降压，仅使用中气室进行围压加卸载试验即可。

实施例二。

实施例二与实施例一的区别在于：降低中气室的高度，使高度为100mm，直径为50mm的标准试样7的上端和下端与上气室和下气室的高度重合长度达到10mm~20mm。在上压头与试样之间增加上减摩垫片76，在下压头与试样之间增加下减摩垫片77，上减摩垫片76和下减摩垫片77为铜片，与试样7端面之间的摩擦较小，且有一定刚度。所述装置用于研究端面侧压加卸载对岩石力学性质的影响。

具体试验步骤如下：（1）试样安装。加工标准试样高度为100mm，直径为50mm，放入橡胶套4内，试样7轴向上端与上气室重合10~20mm，试样7轴向下端与下气室重合10~20mm。然后安装上减摩垫片76和下减摩垫片77，最后安装上压头5和下压头6，试样7安装完毕；（2）施加初始轴压，使上压头5、上减摩垫片76、试样7、下减摩垫片77、下压头6紧密接触。（3）上气室和下气室充气增压，试样7上端侧面和下端侧面围压增加；（4）增加围压时，成比例增加轴压，直到设计值。（5）保持围岩不变，继续增加轴压，直至试样7破坏；或（6）保持轴压不变，快速卸载围压，直至试样7破坏。分析端部围压卸载对岩石力学性质的影响。

实施例三。

实施例三与实施例一的区别在于：将上压头5替换为带孔上压头68，将下压头6替换为带孔下压头69，在上压头5与试样7之间增加上透气垫片70，在下压头6与试样7之间增加下透气垫片71。带孔上压头68和带孔下压头69为圆柱形，外直径与岩石试样7直径一致，带孔上压头68中孔74和带孔下压头69中孔75与带孔上压头68和带孔下压头69为同一轴线，带孔上压头68中孔74和带孔下压头69中孔75直径为3~6mm，直径太大，会明显影响试样两端的应力分布。上透气垫片70和下透气垫片71直径与试样7一致，为增加试样端面气体压力的均衡性，透气垫片设置多个小孔72，小孔之间用透气槽73连通，小孔72直径4mm，透气槽73宽和透气槽73深均为1mm，透气槽73在透气垫片上下两面对称分布。所述装置用于测试加卸载围压对于岩石试样渗透性的影响。

具体试验步骤如下：（1）试样安装。加工标准试样7高度为100mm，直径为50mm，放入橡胶套4内，试样7轴向完全处于中气室轴向高度范围内，然后安装上透气垫片70和下透气垫片71，最后安装上带孔压头68和下带孔压头69，试样安装完毕；（2）施加初始轴压，使上带孔压头68、上透气垫片70、试样7、下带孔垫片71、下透气压头69紧密接触。后续增加围压时，成比例增加轴压，直到设计值。（3）上气室和下气室充气增压，使橡胶套4与上带孔压头68和下带孔压头69侧面紧密接触密封，防止进行渗透试验时泄漏；（4）中气室充气增压，使橡胶套4与试样7侧面紧密接触密封，防止流体从橡胶套4与试样7侧面之间的空隙通过；（5）从下带孔压头69中孔75通入一定压力流体，测量从上带孔压头68中孔74流出的流体质量，进行岩石试样渗透性参数计算；（6）改变中气室压力，分析围压加卸载对于岩石试样渗透性的影响。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种岩石围压加卸载试验装置，其特征在于，包括：

高压气室、轴压加载系统、充放气系统、气压测试系统，

所述高压气室由圆筒、环形上盖、环形下盖、橡胶套、第一挡板、第二挡板、第一O型橡胶圈、第二O型橡胶圈、第三O型橡胶圈、第一充放气连接头安装孔、第二充放气连接头安装孔、第三充放气连接头安装孔、第一压力传感器安装孔、第二压力传感器安装孔、第三压力传感器安装孔组成；

所述圆筒、环形上盖、环形下盖为足够厚度金属材料，其刚度和强度满足高压气室试验要求；

所述第一挡板由第一挡板固定段、第一弹簧组、第一挡板滑动段组成；

所述第二挡板由第二挡板固定段、第二弹簧组、第二挡板滑动段组成；

所述第一和第二挡板固定端均为焊接于圆筒内侧的圆环形板，第一弹簧组和第二弹簧组一头连接所述第一挡板固定段和第二挡板固定段，另一头连接第一挡板滑动段和第二挡板滑动段；

所述第一挡板滑动段和第二挡板滑动段为多个扇形等厚度块体，内侧连接橡胶套，相邻块之间有足够的空隙；

所述第一挡板和第二挡板厚度足够大，且滑动段和固定段之间的重叠段足够长，具有防止第一挡板和第二挡板从较高压力气室向较低压力气室方向明显移动或发生大变形的能力；

所述橡胶套与环形上盖、环形下盖、第一挡板、第二挡板内侧连接，具有伸缩和侧向变形能力；

所述第一挡板和第二挡板将高压气室分割为三个环形气室，环形上盖和第一挡板之间为上气室，第一挡板和第二挡板之间为中气室，第二挡板和环形下盖之间为下气室；

所述第一O型橡胶圈在上气室内，通过第一充放气连接头安装孔与第一充放气连接头连接，第一充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第一O型橡胶圈充气增压和放气降压；

所述第一O型橡胶圈通过第一压力传感器安装孔与第一压力传感器连通，采用第一压力传感器实时记录第一O型橡胶圈内气体压力大小；

当上气室压力增加时，所述第一挡板滑动段向试样滑动，第一弹簧组伸长，橡胶套侧向压紧上压头；

所述第二O型橡胶圈在中气室内，通过第二充放气连接头安装孔与第二充放气连接头连接，第二充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第二O型橡胶圈充气增压和放气降压；

所述第二O型橡胶圈通过第二压力传感器安装孔与第二压力传感器连通，采用第二压力传感器实时记录第二O型橡胶圈内气体压力大小；

当中气室压力增加时，所述第一挡板滑动段和第二挡板滑动段均向试样滑动，第一弹簧组和第二弹簧组均伸长，橡胶套压紧试样；

所述第三O型橡胶圈在下气室内，通过第三充放气连接头安装孔与第三充放气连接头连接，第三充放气连接头另一端为充放气系统，充放气系统为第三O型橡胶圈充气增压和放气降压；

所述第三O型橡胶圈通过第三压力传感器安装孔与第三压力传感器连通，采用第三压力传感器实时记录第三O型橡胶圈内气体压力大小；

当下气室压力增加时，所述第二挡板滑动段向试样滑动，第二弹簧组伸长，橡胶套压紧下压头；

所述轴压加载系统包括上压头和下压头，上压头和下压头为圆柱体，其直径与圆柱试样直径一样；

所述充放气系统由充放气连接头、三通阀、四通阀、高压管、压力表、针型阀、减压阀、高压气瓶组成；

所述第一充放气连接头通过第一充放气连接头安装孔与第一O型橡胶圈连接，通过第一高压管连接第一三通阀、第四三通阀、第十三通阀、四通阀，第一三通阀上安装第一压力表，第四三通阀通过第四高压管连接第七三通阀，第七三通阀上安装第一针型阀，第十三通阀上安装第四针型阀；

所述第二充放气连接头通过第二充放气连接头安装孔与第二O型橡胶圈连接，通过第二高压管连接第二三通阀、第五三通阀、第十一三通阀、四通阀，第二三通阀上安装第二压力表，第五三通阀通过第五高压管连接第八三通阀，第八三通阀上安装第二针型阀，第十一三通阀上安装第五针型阀；

所述第三充放气连接头通过第三充放气连接头安装孔与第三O型橡胶圈连接，通过第三高压管连接第三三通阀、第六三通阀、第十二三通阀、四通阀，第三三通阀上安装第三压力表，第六三通阀通过第六高压管连接第九三通阀，第九三通阀上安装第三针型阀，第十二三通阀上安装第六针型阀；

所述第一高压管、第二高压管、第三高压管通过四通阀连接第七高压管，通过第七高压管连接第十三三通阀、减压阀和高压气瓶，第十三三通阀上安装第七针型阀；

所述气压测试系统由气压传感器、数据线、采集仪和计算机组成；

所述第一气压传感器通过第一气压传感器安装孔与第一O型橡胶圈连通，通过第一数据线连接于采集仪；

所述第二气压传感器通过第二气压传感器安装孔与第二O型橡胶圈连通，通过第二数据线连接于采集仪；

所述第三气压传感器通过第三气压传感器安装孔与第三O型橡胶圈连通，通过第三数据线连接于采集仪；

所述采集仪通过第四数据线与计算机连接，将采集数据导入计算机，用计算机进行存储、分析、显示、打印等。