CN108956312A - 一种小型三轴流固耦合测试仪 - Google Patents

一种小型三轴流固耦合测试仪 Download PDF

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朱前林
王闯
张文军
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Abstract

本发明公开了一种小型三轴流固耦合测试仪，主要由包括：操作面板、设备操作台、三轴室U形底座、三轴室、油压千斤顶、支架、滚轮、升降螺杆构成。本发明装置使用过程中，三轴室固定，可移动支架，减少了因移动三轴室造成管路频繁拖拽，提高了管路密封稳定性；底座上设竖管（或者带浮漂的软管），解决了普通三轴室顶部进排气管路造成三轴室油缸拆搬时，管路拖缀问题。该装置系统更紧凑灵活，操作方便，有较好的应用前景。

Description

一种小型三轴流固耦合测试仪
技术领域
本发明涉及一种小型三轴流固耦合测试仪，属于岩土工程、地质工程等多孔介质渗流与力学耦合测试技术领域。
背景技术
流固耦合测试是岩土工程、地质工程等多孔介质渗流与力学研究中常用测试方法。测试过程中，需要对岩样施加围压与轴压，测试岩样在该应力状态下渗流特性。目前岩样应力状态施加方法主要有岩芯夹持器与三轴室两类。岩芯夹持器采用橡胶套包裹岩样，若要对岩芯作附加操作不太方便。而通过三轴室岩芯施加应力，可以测量岩样应变、对岩样进行附加操作等，实验灵活性加大。三轴流固耦合主要采用三轴试验机进行测试，三轴试验机体积较大，价格高，并且常规三轴试验机是采用固定试验机支架，通过平移三轴室，然后拆卸三轴室油缸进行样品拆装。由于三轴室管线较多，频繁移动三轴室需要管线冗长，且还将影响管线密封性，降低系统稳定性。另外，三轴室油缸在注、排油时，油腔顶面需要进排空气，目前三轴试验机常用方法是在三轴室油缸上设管路，进行气体进排操作，然后由于三轴室油缸需要频繁拆装与搬运，进排气管线将影响三轴室油缸拆装与搬运方便性，给实验增加麻烦。针对上述问题，有必要设计一种能够减小实验过程中管线移动，尽量避免拆装移动过程中管线对部件拖缀，增加系统稳定性及实验简便性。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种小型三轴流固耦合测试仪，能够减小实验过程中管线移动，尽量避免拆装移动过程中管线对部件拖缀，增加三轴流固耦合试验的便捷性，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种小型三轴流固耦合测试仪主要包括：操作面板、设备操作台、三轴室U形底座、三轴室、油压千斤顶、支架、滚轮、升降螺杆，三轴室的底座上设置岩样渗流入口、岩样渗流出口、围压进排油孔、围压进排气孔，进排气孔连接竖管（或者带浮漂的软管）。
各部件具体连接关系如下：操作面板安装在设计操作台上，用于阀门、仪表安装；三轴室U型底座安装在设备操作台面上，三轴室安装在三轴室U形底座上；油压千斤顶底部固定在支架上横梁上，支架安装有四个滚轮，并配有四个升降螺杆。三轴室底座上渗流入口与岩样底部连接、岩样渗流出口通过盘曲管线与岩样上部连接；围压进排气孔上接竖管（或者带浮漂的软管），竖管管头永远处于液压油面以上。
本发明具有以下优点和积极效果：
一种小型三轴流固耦合测试仪采用固定三轴室，移动支架原理，减少因移动三轴室造成管路频繁拖拽，减小系统管路长度；采用底座上设竖管（或者带浮漂的软管）解决三轴室顶部进排气管路造成三轴室油缸拆搬时，管路拖缀问题。系统更紧凑灵活，操作方便，有较好的应用前景。
附图说明
图1 为一种小型三轴流固耦合测试仪结构示意图。
图2 三轴室底座结构示意图
图中：1-操作面板；2-设备操作台；3-三轴室U形底座；4-三轴室；5-油压千斤顶；6-支架；7-滚轮；8-升降螺杆；9-三轴室油缸；10-三轴室底座；11-竖管；12-盘曲管；13-岩石样品；14-渗流出口；15-进排油口；16-进排气口；17-渗流入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
图1是一种小型三轴流固耦合测试仪结构示意图，包括：1-操作面板、2-设备操作台、3-三轴室U形底座、4-三轴室、5-油压千斤顶、6-支架、7-滚轮、8-升降螺杆。图2是三轴室底座结构示意图，包括：9-三轴室油缸、10-三轴室底座、11-竖管、12-盘曲管、13-岩石样品、14-渗流出口、15-进排油口、16-进排气口、17-渗流入口。
各部件具体连接关系如下：操作面板（1）安装在设备操作台（2）上，用于阀门、仪表安装；三轴室U形底座（3）安装在设备操作台面（2）上；三轴室（4）安置在三轴室U形底座（3）上；油压千斤顶（5）底部固定在支架（6）上，油压千斤顶（5）活塞杆与三轴室（4）的活塞杆轴心相对；支架（6）上安装四个滚轮（7），并配有四个升降螺杆（8）用于升降调整支架（5）高度。三轴室（4）的底座（10）上设置渗流入口(17)与岩样（13）底部连接；岩样渗流出口（14）通过盘曲管线（12）与岩样（13）上部连接；围压进排气孔（16）上接竖管或者带浮漂的软管(11)，竖管（11）管头永远处于液压油面以上；进排油口（15）位于三轴室底坐（10）上。
利用本发明进行三轴流固耦合测试实验的方法如下：
设备组装：三轴室底座（10）固定在三轴室U形底座（3）上，三轴室U形底座（3）固定在设备操作台（2）上，三轴室（4）所有管线与传感器电路连接至操作面板（1）上阀门与仪表。
样品装样：将岩芯样品（13）放置三轴底座（10）样品台上，套上热缩管，用盘曲管（12）连接渗透出口（14）与样品（13）顶端，盖上三轴油缸（9）,并螺栓固定。降低支架（6）上升降螺杆（8）使四个滚轮（7）着地，推动支架滚轮，使支架（6）下横梁穿至三轴室U形底座（3），位于三轴室（4）正下方位置，然后抬升升降螺杆，使支架（6）下横梁紧贴U形底座（3）。调整液压千斤顶位置，使活塞杆刚好接触样品（13）顶端，通过进排油口（15）注入液压油，同时通过围压进排气孔（16）排出液压油面上空气，当液压油充满三轴室，关闭围压进排气孔（16），通过进排油口（15）与液压千斤顶(5)施加至实验围压与轴压。通过渗流入口(17)注入流体，通过渗流出口（14）流出流体，进行流体渗透实验。
样品拆样：实物完成后，对三轴室（4）、液压液压千斤顶(5)卸压。打开围压进排气孔（16），由进排油口（15）吸回三轴室（4）中液压油。降低支架（6）上升降螺杆（8）使四个滚轮（7）着地，推动支架滚轮，使支架移开。打开油缸（9）并搬开，然后进行岩样拆装。
上述实验过程中，不需要移动三轴室上任何管线。

Claims (4)

1.一种小型三轴流固耦合仪，包括：操作面板（1）、设备操作台（2）、三轴室U形底座（3）、三轴室（4）、油压千斤顶（5）、支架（6）、滚轮（7）、升降螺杆（8）；所述的操作面板（1）安装在设备操作台（2）上，用于阀门、仪表安装；所述三轴室U形底座（3）安装在设备操作台面上；所述的三轴室（4）安置在三轴室U形底座（3）上；所述的油压千斤顶（5）底部固定在支架（6）上，油压千斤顶活塞杆与三轴室活塞杆轴心共线；所述的支架（6）上安装四个滚轮（7），并配有四个升降螺杆（8）；所述三轴室（4）的底座上包括：渗流入口（17）、渗流出口（14）、盘曲管线（12）、围压进排气孔（16）、竖管或者带浮漂的软管(11)、进排油口（15）。
2.根据权利要求1所述的一种小型三轴流固耦合仪，其特征在于：三轴室U形底座为U形，U形开口侧放，便于支架（6）下横梁穿越至三轴室正下方；拆装岩石样品时，所述的三轴室（4）、三轴室U形底座匀是固定状态，支架（6）通过四个滚轮（7）可以移动，通过配有四个升降螺杆（8）可以升降。
3.根据权利要求1所述的一种小型三轴流固耦合仪，其特征在于：所述的三轴室（4）底座上设围压进排气孔（16），竖管或者带浮漂的软管(11)连接三轴底座上围压进排气孔（16），使竖管管口处于液压油面之上。
4.根据权利要求1所述的一种小型三轴流固耦合仪，其特征在于：所述的三轴室（4）渗流入口与样品顶部用盘曲管线（12）连接，盘曲管线（12）绕样品盘曲。
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