CN109187195A - 一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，包括加压装置、气液循环装置、加热装置和防护装置；通过调控进气阀和排气阀可实现气体循环，通过调控进水闸、排水闸来实现液体循环，并且防护网罩用于防止试验过程中破碎的岩块弹射辅助装置的存储腔体，防爆腔体可防止试验过程中漏水、漏气对外界工作人员造成伤害；本发明可辅助高温高压气体、冷热循环水流、高静载条件作用下岩石力学试验，并进行相应的气—水—岩组合力学试验研究，分析地热能开采时岩体内部结构特征的变化，达到能源高效率利用、减少开采的难度和更好的保护环境。

Description

一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置
技术领域
本发明涉及地热能源试验技术领域，具体涉及一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置。
背景技术
地热是一种可再生的清洁新能源，储量大、分布广，具有清洁环保、用途广泛、稳定性好、可循环利用等特点，与风能、太阳能等相比，不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰，是一种现实并具有竞争力的新能源。
地热是一种可再生的清洁能源，具有稳定性好、可循环利用、不受气候影响等优点，是当今及未来开发利用的关键能源；但如果不进行合理开采，仍然会造成能源枯竭、开采难度增大、破坏污染环境等问题；目前国内外学者的大量精力都投入到了地热能勘探、开采方式的研究中，关于持续合理开采的分析研究较少。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，包括加压装置、气液循环装置、加热装置和防护装置；所述加压装置由上压头、下压头和底座组成；所述气液循环装置包括气体循环装置和液体循环装置，其中气体循环装置由氮气瓶、进气管、加压表、进气阀、气压计I、排气管、气压计II、排气阀、冷却水箱组成，其中液体循环装置包括水槽、进水管、进水闸、水温计I、排水管、水温计II、排水闸、流量计I、流量计II；所述加热装置由加热圈、蓄电池组成；所述防护装置由防护网罩、防爆腔体组成；所述下压头设置在底座的中心，所述下压头的上部设置有岩石试件，所述岩石试件的上部设置有上压头，所述岩石试件设置在上压头与下压头之间且防护网罩设置在岩石试件的四周，所述加热圈设置在防护网罩的外部，所述加热圈的外部设置有存储腔体，所述岩样与储存腔体之间为存储腔，所述存储腔体的外部设置有防爆腔体，所述存储腔体与防爆腔体之间防爆腔；所述液体循环装置设置在底座的左侧，所述水槽通过进水管连接到存储腔体的左上角，所述进水闸和水温计I从左到右依次设置在进水管上，所述进水闸和水温计I之间设置有流量计I，所述排水管设置在存储腔体的左下角，所述水温计II和排水闸从右到左依次设置在排水管上，所述水温计II和排水闸之间设置有流量计II；所述气体循环装置设置在底座的右侧，所述氮气瓶通过进气管连接到存储腔体的右下角，所述加压表、进气阀和气压计I从右到左依次设置在进气管上，所述排气管设置在存储腔体的右上角且存储腔体通过排气管连接到冷却水箱中，所述气压计II和排气阀从左到右依次设置排气管上；所述蓄电池设置在底座的内部且所述蓄电池与加热圈连接。
进一步的，所述防爆腔体由两个半圆腔组成，且防爆腔体通过顶部固定锁条和侧面的固定锁圈紧固。
进一步的，所述上压头与存储腔体的之间和下压头与存储腔体的之间均设置有密封圈。
进一步的，所有和存储腔体连接的进气管、排气管、进水管、排水管等与存储腔体之间均设置有密封圈。
采用上述技术方案，本发明的有益效果：
通过调控进气阀和排气阀可实现气体循环，通过调控进水闸、排水闸来实现液体循环，并且防护网罩用于防止试验过程中破碎的岩块弹射辅助装置的存储腔体，防爆腔体可防止试验过程中漏水、漏气对外界工作人员造成伤害；本发明可辅助高温高压气体、冷热循环水流、高静载条件作用下岩石力学试验，并进行相应的气—水—岩组合力学试验研究，分析地热能开采时岩体内部结构特征的变化，达到能源高效率利用、减少开采的难度和更好的保护环境。
附图说明
图1是本发明中一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置的结构示意图；
图2是本发明中一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置中的A-A剖面图；
图3是本发明中一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置的俯视图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明：
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，包括加压装置1、气液循环装置2、加热装置3和防护装置4；所述加压装置1由上压头11、下压头12和底座13组成，试验时将岩石试件放置在上压头11和下压头12之间，上压头11受岩石力学试验机压头的加压向下运动，实现荷载加载，并且卡在防爆腔体42上，当存储腔61内压强增大时不会自行往上运动而脱离装置；所述气液循环装置2包括气体循环装置21和液体循环装置22，其中气体循环装置21由氮气瓶211、进气管212、加压表213、进气阀214、气压计I215、排气管216、气压计II217、排气阀218、冷却水箱219组成，通过调控进气阀214和排气阀218可实现气体循环，其中液体循环装置22包括水槽221、进水管222、进水闸223、水温计I224、排水管225、水温计II226、排水闸227、流量计I230、流量计II240，通过调控进水闸223、排水闸227来实现液体循环；所述加热装置3由加热圈31、蓄电池32组成，可对装置内的液体加温，以便调控温度；所述防护装置4由防护网罩41、防爆腔体42组成，防护网罩41用于防止试验过程中破碎的岩块弹射辅助装置的存储腔61，防爆腔体42可防止试验过程中漏水、漏气对外界工作人员造成伤害；所述下压头12设置在底座13的中心，所述下压头12的上部设置有岩石试件50，所述岩石试件50的上部设置有上压头11，所述岩石试件50设置在上压头11与下压头12之间且防护网罩41设置在岩石试件50的四周，所述加热圈31设置在防护网罩41的外部，所述加热圈31的外部设置有存储腔体60，所述岩样与储存腔体60之间为存储腔61，所述存储腔体60的外部设置有防爆腔体42，所述存储腔体60与防爆腔体42之间防爆腔43；所述液体循环装置22设置在底座13的左侧，所述水槽221通过进水管222连接到存储腔体60的左上角，所述进水闸223和水温计I224从左到右依次设置在进水管222上，所述进水闸223和水温计I224之间设置有流量计I230，用于检测存储腔体60内的水量，所述排水管225设置在存储腔体60的左下角，所述水温计II226和排水闸227从右到左依次设置在排水管225上，所述水温计II226和排水闸227之间设置有流量计II240，用于检测存储腔体60内的水量；所述气体循环装置21设置在底座13的右侧，所述氮气瓶211通过进气管212连接到存储腔体60的右下角，所述加压表213、进气阀214和气压计I215从右到左依次设置在进气管212上，所述排气管216设置在存储腔体60的右上角且存储腔体60通过排气管216连接到冷却水箱219中，所述气压计II217和排气阀218从左到右依次设置排气管216上；所述蓄电池32设置在底座13的内部且所述蓄电池32与加热圈31连接。
进一步的，所述防爆腔体42由两个半圆腔组成，且防爆腔体42通过顶部固定锁条100和侧面的固定锁圈紧固。
进一步的，所述上压头11与存储腔体60的之间和下压头12与存储腔体60的之间均设置有密封圈300。
进一步的，所有和存储腔体60连接的进气管212、排气管216、进水管222、排水管225等与存储腔体60之间均设置有密封圈300。
工作原理：
（1）准备岩石试件50，并给岩样加温到试验设计温度进行处理，然后冷却到室温；
（2）将冷却后的岩石试件50两端涂适量黄油，放在底座13上的下压头12上、然后装上上压头11；
（3）施加试验方案设计的预加轴压值；
（4）关闭排水闸227，打开进水闸223注入试验方案设计注入水量，然后调控进水闸223、排水闸227实现液体循环，最后同时关闭排水闸227和进水闸223；
（5）关闭辅助装置的排气阀218，打开进气阀214，通过氮气瓶211注入试验方案设计的氮气注入量，然后调控进气阀214和排气阀218可实现气体循环，最后同时关闭进气阀214和排气阀218；
（6）加热装置3供电，由加热圈31对装置内的液体加温，以便调控液体温度；
（7）试验结束后，先缓慢打开排气阀218进行排气，当气压计I215和气压计II217显示为零时，再打开排水闸227，最后取出破碎岩样进行分析。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，其特征在于：包括加压装置、气液循环装置、加热装置和防护装置；所述加压装置由上压头、下压头和底座组成；所述气液循环装置包括气体循环装置和液体循环装置，其中气体循环装置由氮气瓶、进气管、加压表、进气阀、气压计I、排气管、气压计II、排气阀、冷却水箱组成，其中液体循环装置包括水槽、进水管、进水闸、水温计I、排水管、水温计II、排水闸、流量计I、流量计II；所述加热装置由加热圈、蓄电池组成；所述防护装置由防护网罩、防爆腔体组成；所述下压头设置在底座的中心，所述下压头的上部设置有岩石试件，所述岩石试件的上部设置有上压头，所述岩石试件设置在上压头与下压头之间且防护网罩设置在岩石试件的四周，所述加热圈设置在防护网罩的外部，所述加热圈的外部设置有存储腔体，所述岩样与储存腔体之间为存储腔，所述存储腔体的外部设置有防爆腔体，所述存储腔体与防爆腔体之间防爆腔；所述液体循环装置设置在底座的左侧，所述水槽通过进水管连接到存储腔体的左上角，所述进水闸和水温计I从左到右依次设置在进水管上，所述进水闸和水温计I之间设置有流量计I，所述排水管设置在存储腔体的左下角，所述水温计II和排水闸从右到左依次设置在排水管上，所述水温计II和排水闸之间设置有流量计II；所述气体循环装置设置在底座的右侧，所述氮气瓶通过进气管连接到存储腔体的右下角，所述加压表、进气阀和气压计I从右到左依次设置在进气管上，所述排气管设置在存储腔体的右上角且存储腔体通过排气管连接到冷却水箱中，所述气压计II和排气阀从左到右依次设置排气管上；所述蓄电池设置在底座的内部且所述蓄电池与加热圈连接。
2.根据权利要求1所述一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，其特征在于：所述防爆腔体由两个半圆腔组成，且防爆腔体通过顶部固定锁条和侧面的固定锁圈紧固。
3.根据权利要求1所述一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，其特征在于：所述上压头与存储腔体的之间和下压头与存储腔体的之间均设置有密封圈。
4.根据权利要求1所述一种可控温气液动态循环作用时岩石力学试验辅助装置，其特征在于：所有和存储腔体连接的进气管、排气管、进水管、排水管等与存储腔体之间均设置有密封圈。
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