CN106568622B - 用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，包括底座、底盘、油压室和水压室，所述底盘固定在所述底座内，所述油压室固定在所述底盘上，所述水压室置于所述油压室内且固定在所述底盘上；通过油压给水施加压力，促进高强度岩石试样的水饱和进程，大大减少了高强度岩石试样的水饱和时间，而且结构简单，使用方便；另外，本发明还提供了该试验装置的使用方法，该方法操作简单，使用方便。

Description

用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置及使用方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

高强度岩石试样的致密性一般都非常好，孔隙率一般都比较低。在进行水力耦合试验前，岩石的饱水都需要经历一个漫长的过程，一般做法是将岩石试样完全浸泡在水中，进行抽气，产生一个负压，从而加快试样的饱和，整个饱水过程需要24小时-72小时才能完成。水力耦合试验往往需要提前1-2周时间来准备饱和试样，对整个试验进程有很大的阻碍。为此，需要有一种能够快速、便捷的进行高强度岩石试样水饱和的方法来解决此类问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置及使用方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，包括底座、底盘、油压室和水压室，所述底盘固定在所述底座内，所述油压室固定在所述底盘上，所述水压室置于所述油压室内且固定在所述底盘上；所述油压室通过油管一和油管二与油箱相连，使用时，由油压泵提供动力通过油管一向油压室内供油，油压室内油满后，油压泵通过油管二向油压室施加压力，所述油管一与油箱相连的一端设有阀门七、通过底盘内部的管路与油压室底部油口相连的一端设有阀门二，所述油管二的一端与所述油箱相连，另一端与所述油压室侧壁的上部相连，所述油管二上设有阀门六；所述水压室通过水管与水泵相连，所述水管的两端分别设有阀门一和阀门五，所述水管穿过底盘内部的管路与水压室底部上的出水口相连，所述水压室内中间位置设有用于固定岩石试样的橡胶套，且所述橡胶套的正下方所述水压室底部中间位置处设有排水口，所述排水口通过底盘内部的管路与设置在所述底盘侧壁上的阀门四相连，所述水压室的顶部设有阀门八；所述底盘的侧壁上还设有作为预留阀门的阀门三，所述阀门三通过底盘内部的管路与油压室底部的油口相连。

进一步，所述底盘镶嵌在所述底座上。

进一步，所述底盘上设有两个弧形固定圈，两个弧形固定圈位于同一圆周上，且圆的尺寸与所述底盘的尺寸相配。

进一步，所述油压室由底盘、油压室侧壁和油压室上盖构成，所述油压室侧壁和所述油压室上盖一体成型，安装时，通过固定螺杆将油压室侧壁固定在所述底盘上。

进一步，所述油压室侧壁与底盘接触的位置处设有密封圈。

进一步，所述水压室由基座、水压室侧壁和水压室上盖构成，所述基座固定在所述底盘上，所述水压室侧壁和水压室上盖一体成型，安装时，将水压室侧壁固定在所述基座上。

进一步，所述水压室侧壁与所述基座接触的位置处设有密封圈，所述基座与所述底盘接触的位置处也设有密封圈。

进一步，所述油管二为透明软管。

本发明还提供一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，安装底盘；

将底盘镶嵌在底座上的弧形固定圈内，并将水压室的基座固定在底盘上，同时关闭阀门一至阀门七；

步骤二，安装岩石试样和水压室；

将岩石试样固定在水压室内的橡胶套内，并使用钢圈将岩石试样从底部向上箍扎至二分之一处，然后将水压室侧壁和水压室上盖一起固定在基座上，同时打开水压室顶部的阀门八；

步骤三，向水压室内加水；

旋开阀门一和阀门五，打开水泵，水流依次通过水管、底盘内的管路、基座上的出水口进入水压室，当阀门八有水溢出时，关闭阀门一、阀门五和阀门八，并将水压室外溢出的水流擦拭干净；

步骤四，安装油压室；

将油压室侧壁和油压室上盖置于底盘上，并由三根固定螺杆将油压室侧壁固定在底盘上；

步骤五，向油压室内加油；

旋开阀门二、阀门七和阀门六，打开油压泵，由油压泵提供动力通过油管一向油压室内供油，当油管二内有油流动时表示油压室内油加满，然后旋紧阀门七，油压泵通过油管二继续向油压室供油，达到向油压室施加压力的目的；

步骤六，岩石试样水饱和判断；

将与橡胶套正下方排水口相连的阀门四旋开，检查阀门四是否有水流流出，若有水流连续流出，则说明岩石试样已达饱和状态；

步骤七，拆卸试验装置；

岩石试样达到饱和后，旋开阀门三和阀门七，卸油压并将油压室内的油排出，旋紧阀门三和阀门七，然后拧开三根固定螺杆，将油压室侧部和油压室上盖拆卸掉；旋开阀门一和阀门五，打开水泵，将水压室内的水排出，并将水压室侧壁和水压室上盖拆卸掉，松开钢圈，将岩石试样从橡胶套内取出后浸泡在水中即可。

本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，通过油压给水施加压力，促进高强度岩石的水饱和进程，大大减少了高强度岩石试样的水饱和时间，而且结构简单，使用方便；本发明适用于国际标准尺寸和我国通用尺寸的岩石试样，并且可以通过阀门四是否有水流，准确的判断出岩石试样是否已经水饱和完全；另外，本发明还提供了试验装置的使用方法，该方法操作简单，使用方便。

附图说明

图1-图2本发明结构示意图；

图3本发明之水压室结构示意图；

图4本发明之油压室结构示意图。

其中：1底座；2底盘；3油压室；4水压室；5油管一；6油压泵；7油箱；8油管二；9水泵；10水管；11阀门一；12阀门二；13阀门三；14阀门四；15阀门五；16阀门六；17阀门七；18阀门八；19弧形固定圈；20橡胶套；21基座；22试样；23油压室侧壁；24油压室上盖；25固定螺杆；26水压室侧壁；27水压室上盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-4所示，本发明提供一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，包括底座1、底盘2、油压室3和水压室4，所述底盘2镶嵌在所述底座1上，不但安装方便而且拆卸方便，具体地，所述底盘2上设有两个弧形固定圈19，两个弧形固定圈19位于同一圆周上，且圆的尺寸与所述底盘2的尺寸相配，安装时，只需将底盘2卡进弧形固定圈19内即可，所述油压室3固定在所述底盘2上，所述水压室4置于所述油压室3内且固定在所述底盘2上；

所述油压室3通过油管一5和油管二8与油箱7相连，使用时，由油压泵6提供动力通过油管一5向油压室3内供油，油压室3内的油满后，油压泵6通过油管二8向油压室3继续供油，达到向油压室3内施加压力的目的，所述油管一5与油箱7相连的一端设有阀门七17、通过底盘2内部的管路与油压室3底部油口相连的一端设有阀门二12，所述油管二8的一端与所述油箱7相连，另一端与所述油压室3侧壁的上部相连，所述油管二8上设有用于通气和回油的阀门六16，所述油管二8为透明软管，可以清楚地看到里面的回油；

所述油压室3由底盘2、油压室侧壁23和油压室上盖24构成，所述油压室侧壁23和所述油压室上盖24一体成型，安装时，通过固定螺杆25将油压室侧壁23固定在所述底盘2上，所述油压室侧壁23与底盘2接触的位置处设有密封圈，防止漏油。

所述水压室4通过水管10与水泵9相连，所述水管10的两端分别设有阀门一11和阀门五15，所述水管10穿过底盘内部的管路与水压室4底部上的出水口相连，所述水压室4内中间位置设有用于固定岩石试样22的橡胶套20，且所述橡胶套20的正下方所述水压室4底部中间位置处设有排水口，所述排水口通过底盘内部的管路与设置在所述底盘2侧壁上的阀门四14相连，阀门四14具有两个作用，一是用来判断岩石试样是否水饱和，当阀门四内有连续水流流出时，则说明岩石试样已达到水饱和状态，二是用来排出岩石试样22空隙中的气体；所述水压室4的顶部设有阀门八18；所述底盘2的侧壁上还设有作为预留阀门的阀门三13，所述阀门三13通过底盘内部的管路与油压室3底部的油口相连。

所述水压室4由基座21、水压室侧壁26和水压室上盖27构成，所述基座21固定在所述底盘2上，所述水压室侧壁26和水压室上盖27一体成型，安装时，将水压室侧壁26固定在所述基座21上，所述水压室侧壁26与所述基座21接触的位置处设有密封圈，所述基座与所述底盘接触的位置处也设有密封圈。

本发明还提供一种用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，安装底盘；

将底盘镶嵌在底座上的弧形固定圈内，并将水压室的基座固定在底盘上，同时关闭阀门一至阀门七；

步骤二，安装岩石试样和水压室；

将岩石试样固定在水压室内的橡胶套内，并使用钢圈将岩石试样从底部向上箍扎至二分之一处，然后将水压室侧壁和水压室上盖一起固定在基座上，同时打开水压室顶部的阀门八；

步骤三，向水压室内加水；

旋开阀门一和阀门五，打开水泵，水流依次通过水管、底盘内的管路、基座上的出水口进入水压室，当阀门八有水溢出时，关闭阀门一、阀门五和阀门八，并将水压室外溢出的水流擦拭干净；

步骤四，安装油压室；

将油压室侧壁和油压室上盖置于底盘上，并由三根固定螺杆将油压室侧壁固定在底盘上；

步骤五，向油压室内加油；

旋开阀门二、阀门七和阀门六，打开油压泵，由油压泵提供动力通过油管一向油压室内供油，当油管二内有油流动时表示油压室内油加满，然后旋紧阀门七，油压泵通过油管二继续向油压室供油，达到向油压室施加压力的目的；

步骤六，岩石试样水饱和判断；

将与橡胶套正下方排水口相连的阀门四旋开，检查阀门四是否有水流流出，若有水流连续流出，则说明岩石试样已达饱和状态；

步骤七，拆卸试验装置；

岩石试样达到饱和后，旋开阀门三和阀门七，卸油压并将油压室内的油排出，旋紧阀门三和阀门七，然后拧开三根固定螺杆，将油压室侧部和油压室上盖拆卸掉；旋开阀门一和阀门五，打开水泵，将水压室内的水排出，并将水压室侧壁和水压室上盖拆卸掉，松开钢圈，将岩石试样从橡胶套内取出后浸泡在水中即可。

实施例

为了更好的阐述本发明提供的装置及方法的技术效果，以砂岩和花岗岩作为试验对象，并且每种样品均采用三组平行试验，然后对比采用本发明提供的装置及方法和常规装置及方法，两种试样达到水饱和时所需时间。结果如表1所示。

表1：不同试样达到水饱和所需时间

由表1可以看出，采用本发明提供的装置及方法，两种试样达到水饱和所需的时间是采用常规装置及方法所需时间的十分之一，大大缩减了达到水饱和时所需的时间，节省了试验时间。另外，本发明可以根据试验强度进行调节水压室内的水压，具体：如果所需饱和试样强度偏低，降低加在水压室水压，如果所需饱和试样强度偏高，可以增加加在水压室水压。使用本发明所述装置饱和试样时，不受试样的形状及大小限制，可以批量进行饱和试样。另外，采用本发明提供的装置及方法进行水饱和时，可以准确地判断试样是否饱和，解决了现有技术中无法直接判断试样是否饱和的技术难题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，其特征在于：包括底座、底盘、油压室和水压室，所述底盘固定在所述底座内，所述油压室固定在所述底盘上，所述水压室置于所述油压室内且固定在所述底盘上；所述油压室通过油管一和油管二与油箱相连，使用时，由油压泵提供动力通过油管一向油压室内供油，油压室内油满后，油压泵通过油管二向油压室施加压力；所述油管一与油箱相连的一端设有阀门七、通过底盘内部的管路与油压室底部油口相连的一端设有阀门二，所述油管二的一端与所述油箱相连，另一端与所述油压室侧壁的上部相连，所述油管二上设有阀门六；所述水压室通过水管与水泵相连，所述水管的两端分别设有阀门一和阀门五，所述水管穿过底盘内部的管路与水压室底部上的出水口相连，所述水压室内中间位置设有用于固定岩石试样的橡胶套，且所述橡胶套的正下方所述水压室底部中间位置处设有排水口，所述排水口通过底盘内部的管路与设置在所述底盘侧壁上的阀门四相连，所述水压室的顶部设有阀门八；所述底盘的侧壁上还设有作为预留阀门的阀门三，所述阀门三通过底盘内部的管路与油压室底部的油口相连；

所述水压室由基座、水压室侧壁和水压室上盖构成，所述基座固定在所述底盘上，所述水压室侧壁和水压室上盖一体成型，安装时，将水压室侧壁固定在所述基座上；所述水压室侧壁与所述基座接触的位置处设有密封圈，所述基座与所述底盘接触的位置处也设有密封圈。

2.根据权利要求1所述的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，其特征在于：所述底盘镶嵌在所述底座上。

3.根据权利要求2所述的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，其特征在于：所述底盘上设有两个弧形固定圈，两个弧形固定圈位于同一圆周上，且圆的尺寸与所述底盘的尺寸相配。

4.根据权利要求1所述的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，其特征在于：所述油压室由底盘、油压室侧壁和油压室上盖构成，所述油压室侧壁和所述油压室上盖一体成型，安装时，通过固定螺杆将油压室侧壁固定在所述底盘上。

5.根据权利要求4所述的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，其特征在于：所述油压室侧壁与底盘接触的位置处设有密封圈。

6.根据权利要求1所述的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置，其特征在于：所述油管二为透明软管。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于高强度岩石试样正压水饱和的试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，安装底盘；

将底盘镶嵌在底座上的弧形固定圈内，并将水压室的基座固定在底盘上，同时关闭阀门一至阀门七；

步骤二，安装岩石试样和水压室；

将岩石试样固定在水压室内的橡胶套内，并使用钢圈将岩石试样从底部向上箍扎至二分之一处，然后将水压室侧壁和水压室上盖一起固定在基座上，同时打开水压室顶部的阀门八；

步骤三，向水压室内加水；

旋开阀门一和阀门五，打开水泵，水流依次通过水管、底盘内的管路、基座上的出水口进入水压室，当阀门八有水溢出时，关闭阀门一、阀门五和阀门八，并将水压室外溢出的水流擦拭干净；

步骤四，安装油压室；

将油压室侧壁和油压室上盖置于底盘上，并由三根固定螺杆将油压室侧壁固定在底盘上；

步骤五，向油压室内加油；

旋开阀门二、阀门七和阀门六，打开油压泵，由油压泵提供动力通过油管一向油压室内供油，当油管二内有油流动时表示油压室内油加满，然后旋紧阀门七，油压泵通过油管二继续向油压室供油，达到向油压室施加压力的目的；

步骤六，岩石试样水饱和判断；

将与橡胶套正下方排水口相连的阀门四旋开，检查阀门四是否有水流流出，若有水流连续流出，则说明岩石试样已达饱和状态；

步骤七，拆卸试验装置；

岩石试样达到饱和后，旋开阀门三和阀门七，卸油压并将油压室内的油排出，旋紧阀门三和阀门七，然后拧开三根固定螺杆，将油压室侧部和油压室上盖拆卸掉；旋开阀门一和阀门五，打开水泵，将水压室内的水排出，并将水压室侧壁和水压室上盖拆卸掉，松开钢圈，将岩石试样从橡胶套内取出后浸泡在水中即可。