CN111965039B - 一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，包括静水压系统、动水压系统、控制系统和试验仓。通过将试验仓，第一水仓，第二水仓装满水，使用真空泵将机架桶与加压外桶之间空气抽出产生气压差，在大气压的作用下加压外桶带动活塞向下移动，从而使活塞对试验仓内放置的岩石试样产生较大的水压力，并且通过第一水泵和第二水泵间歇式工作，使得水仓内的第一活塞与第二活塞循环左右移动，从而在试验仓内对岩石试样产生了动水压。本发明通过大气压转化为水压的方式，水压大，且持续时间长，维持较大压力的成本仅为真空泵做功，成本较低，同时也能制造动水压。

Description

一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置。
背景技术
岩石力学性质是指岩石在应力作用下表现的弹性、塑性、弹塑性、流变性、脆性、韧性等力学性质。不同性质岩石的应力应变关系、变形条件或破裂条件等都不同。由于各种岩石的组分和结构各异，形成的年代不同，其中还有许多裂隙，致使其力学性质相差很大，小块岩石与大块岩石，以及岩块和地块的各点之间，差别也很大，此种性质还受时间、温度、湿度、围压、加力的方式和快慢、变形的历史，以及岩石所处的周围介质等因素的影响。
矿山开采及隧道开挖等许多岩土工程中，存在大量深部岩石力学工程。开挖等人为因素或自然因素，改变了深部岩体的应力平衡状态，使深部岩体弹性应变能得到释放，岩体中原有微裂隙扩展，并使相邻裂纹贯通，影响深部岩体稳定性，使矿山开采及隧道开挖等岩土工程存在安全隐患。
同时深部岩体开挖中有大量地下水存在，当深部岩体微裂纹扩展贯通后，原本裂纹中存在的高静水压，将随裂纹扩展转化为极大的动水压力，同时动水压又将导致岩体裂纹的进一步扩展及相邻裂纹间的贯通，最终导致岩体的破坏和失稳。因此，动\静水压作用于裂隙岩体，是深部岩体开挖工程面临的现实问题。
如何对岩石加水压研究岩石力学性质，一直以来都是业内的难题，给岩石加水压试验所需水压力较大且需要维持很长时间，专利利用高频循环水压进行岩石动三轴试验的系统【CN201610696029.7】公开了一种方案，使用转轴传动作为动力加压的方式对岩石增加水压，这种方式受到自身设备的性能限制，很难达到对岩石产生较大水压力，并且，想要长时间维持长时间的较大水压力的话，一方面，需要增加设备的性能，另一方面，需要使用电动设备或是传动设备长时间工作，都会造成实验成本增加。并且，现有技术中没有可以对岩石施加可控速动水压的实验装置。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是：1)现有加压方式很难对岩石产生较大水压力，且想要维持较大水压力的情况下成本较高；2)缺少对岩石施加可控速动水压的实验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，包括静水压组件、动水压组件、试验仓和检测组件。
所述静水压组件包括机架桶，加压外桶和真空泵。
所述机架桶桶壁为内侧桶壁和外侧桶壁组成的双层结构，其中机架桶内侧桶壁和外侧桶壁之间具有间隙，且机架桶外侧桶壁下端设置有排气孔。
所述加压外桶位于机架桶上方，加压外桶的桶口朝下，加压外桶桶壁位于机架桶内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙内，且加压外桶桶壁与所述间隙滑动配合。所述加压外桶内部设置有活塞和活塞杆，所述活塞杆竖直位于加压外桶内部中心，活塞杆分为上下两段，活塞杆上段直径小于活塞杆下段直径，且活塞杆上段具有螺纹结构，活塞杆上段穿过加压外桶顶部，且活塞杆上段与加压外桶顶部滑动配合，活塞杆上段配合连接有一螺母，所述螺母位于加压外桶外，活塞杆下段与活塞同轴心固定连接。
所述试验仓位于机架桶内侧桶壁内部，且试验仓与机架桶底部固定连接；
所述试验仓上端还设置有加压内桶，所述加压内桶竖直位于试验仓上方，且加压内桶与试验仓固定连接，加压内桶空间与试验仓的空间连通。
所述活塞与加压内桶内侧壁滑动配合，且所述活塞沿加压内桶内侧壁上下移动。
所述真空泵位于机架桶外侧，且真空泵与机架桶内侧桶壁内空间通过第一导气管连接。
所述第一导气管上设有加压阀门，加压阀门位于机架桶外靠近真空泵的位置。
所述动水压组件包括第一水仓，第二水仓，第一水泵，第二水泵，第一水管，第二水管和连接杆。
所述第一水仓和第二水仓均位于机架桶内侧桶壁内，第一水仓和第二水仓分别固定连接在试验仓的左侧和右侧，且第一水仓，第二水仓和试验仓的空间均连通。
所述第一水泵和第二水泵分别位于机架桶的左侧和右侧。
所述第一水仓左端的输出端与第一水泵输入端连接，第一水泵输出端与第一水管一端连接，所述第一水管另一端与第二水仓的右端的输入端连接。
所述第二水仓右端的输出端与第二水泵输入端连接，第二水泵输出端与第二水管一端连接，所述第二水管另一端与第一水仓的左端的输入端连接。
所述第一水仓和第二水仓内分别竖直设置有第一活塞和第二活塞，且第一活塞可沿第一水仓长度方向左右滑动，第二活塞可沿第二水仓长度方向左右滑动。
所述连接杆左端与第一活塞中心固定连接，且连接杆右端穿过试验仓与第二活塞中心固定连接。
所述检测组件包括压力传感器和控制系统。
所述压力传感器固定设置在所述活塞下方，且压力传感器与控制系统电连接。
所述控制系统分别与真空泵，第一水泵和第二水泵电连接。
本发明通过将试验仓，第一水仓，第二水仓装满水，使用真空泵将机架桶与加压外桶之间空气抽出产生气压差，在大气压的作用下加压外桶带动活塞向下移动，从而使活塞对试验仓内放置的岩石试样产生较大的水压力，并且通过第一水泵和第二水泵间歇式工作，使得水仓内的第一活塞与第二活塞循环左右移动，从而在试验仓内对岩石试样产生了动水压。本发明通过大气压转化为水压的方式，水压大，且持续时间长，维持较大压力的成本仅为真空泵做功，成本较低，同时也能制造动水压。
作为优选，所述检测组件还包括第一电控传感器和第二电控传感器。
所述第一电控传感器固定设置在第一水仓与试验仓的连接处，且第一电控传感器与控制系统电连接；所述第二电控传感器固定设置在第二水仓与试验仓的连接处，且第二电控传感器与控制系统电连接；所述第一电控传感器和第二电控传感器分别用于将第一活塞和第二活塞的接触信号传输至控制系统。在本发明的装置对岩石试样产生动水压的过程中，第一水泵从第二水仓向第一水仓抽水，使第一活塞与第二活塞向右移动，当第一活塞触碰到第一电控传感器，控制系统控制第一水泵停机，控制第二水泵从第一水仓向第二水仓抽水，使第一活塞与第二活塞向左移动，同理，当第二活塞触碰第二电控传感器时，控制系统控制第一活塞和第二活塞向右移动，循环往复，就可以实现设备自动控制试验仓内不停的产生动水压。
作为优选，所述活塞上具有贯通活塞上下表面的排气口，所述排气口上具有将其密封的密封盖。在活塞上设置排气口，在准备实验时，可以使活塞下表面与加压外桶的水面贴合，不会产生气腔，影响压力传感器接收到的岩石试样收到水压力的准确性。排出加压外桶中的气体后密封盖将排气口密封，保证实验能够正常进行。
作为优选，还包括密封胶圈，所述密封胶圈固定设置在加压外桶下方，且密封胶圈与机架桶内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙密封连接。密封胶圈使得真空泵将加压外桶与机架桶之间的空气抽离过程中，空气不会由排气孔进入加压外桶，影响实验进行。
作为优选，还包括密封环，所述密封环位于螺母与加压外桶之间，拧紧螺母后，密封环将活塞杆与加压外桶之间的缝隙密封。在装配活塞杆时，不可避免活塞杆与加压外桶之间会产生缝隙，螺母拧紧后密封环可以将加压外桶与活塞杆之间的缝隙堵住，使机架桶内空间保持密封状态，使机架桶内空间与机架桶外保持稳定的气压差。
作为优选，还包括若干个耳式提手，所述若干个耳式提手沿加压外桶周向均匀分布，且若干个耳式提手均位于加压外桶上方，所述耳式提手与加压外桶上表面固定连接。在加压外桶上方设置耳式提手方便实验开始前与实验结束后将加压外桶提起，从而方便装载和更换岩石试样。
作为优选，还包括第二导气管和减压阀门，所述第二导气管位于加压阀门与机架桶之间，且第二导气管固定连接在第一导气管上，所述减压阀门固定设置在第二导气管上。在实验过程中，当控制系统接收到压力传感器的传输的压力信息大于预设实验值后，通过打开减压阀门调节压力，在实验结束后，同时打开减压阀门和加压阀门也能更快使空气进去加压外桶与机架桶之中，节约等待时间。
作为优选，还包括格栅，所述格栅固定设置在试验仓内部。格栅的设置方便将岩石试样固定，避免岩石试样在装置产生动水压时随水流运动，与试验仓仓壁或水仓仓壁发生磕碰，影响实验真实数据。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：
1)本发明通过将试验仓，第一水仓，第二水仓装满水，使用真空泵将机架桶与加压外桶之间空气抽出产生气压差，在大气压的作用下加压外桶带动活塞向下移动，从而使活塞的使用可以将加压外桶受到的大气压力放大作用于试验仓内放置的岩石试样。
压力放大的原理：
σ1×A1＝σ2×A2。
Figure GDA0003618831690000041
Figure GDA0003618831690000042
其中，σ1为大气压作用于加压外桶单位面积上的压力。
σ2为加压外桶内水作用于活塞上的单位面积的压力。
A1为加压外桶顶部面积，A2为活塞底面积。
a为加压外桶顶部面积与活塞底部面积之比。
试验仓内水的压力处处相等，同时根据牛顿第三运动定律，水作用与岩石试样上的压力等于加压外桶内水作用于活塞的压力。因此本装置可以将大气压放大再作用于岩石试样，水压力经由装置放大的倍数为a，由活塞底部面积与加压外桶顶部面积决定。
通过大气压转化为静水压的方式，持续时间长，维持较大压力仅使用真空泵做功，成本较低，从而能够解决上述技术问题1)。
2)本发明通过控制第一水泵和第二水泵间歇式工作，通过水压控制第一水仓与第二水仓中的活塞左右移动，在试验仓中形成水流，从而形成动水压作用于岩石试样，进而能够对岩石试样收到动水压影响进行研究。并且通过控制第一水泵和第二水泵的抽水功率，从而控制试验仓内的水流的流动速度，能够研究岩石试样在不同动水压条件下受到的影响从而能够解决上述技术问题2)。
3)本发明结构简单，可控性强，能够解决现有技术中缺少对岩石施加可控速动水压的实验装置的问题，对岩石在动/静水压下的岩石力学性质的影响的实验研究有推进作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实验装置的正视剖面示意图。
图2为本发明实验装置的俯视剖面示意图。
图3为本发明实验装置的立体结构示意图。
图4为本发明实验装置的立体剖面示意图。
图5为本发明实验装置中活塞与活塞杆结构立体示意图。
图6为本发明实验装置的立体剖面补充示意图。
图中：
1-机架桶，2-加压外桶，3-真空泵，4-排气孔，5-活塞，6-活塞杆，7-螺母，8-试验仓，9-加压内桶，10-第一导气管，11-加压阀门，12-第一水仓，13-第二水仓，14-第一水泵，15-第二水泵，16-第一水管，17-第二水管，18-第一活塞，19-第二活塞，20-连接杆，21-压力传感器，22-控制系统，23-第一电控传感器，24-第二电控传感器，25-排气口，27-密封胶圈，28-密封环，29-耳式提手，30-第二导气管，31-减压阀门，32-格栅。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“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实用新型中的具体含义。
参见图1-6，本发明提供了一种技术方案：一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，该装置包括静水压组件、动水压组件、试验仓8和检测组件。
所述静水压组件包括机架桶1，加压外桶2和真空泵3。
所述机架桶1桶壁为内侧桶壁和外侧桶壁组成的双层结构，其中机架桶1内侧桶壁和外侧桶壁之间具有间隙，且机架桶1外侧桶壁下端设置有排气孔4。
所述加压外桶2位于机架桶1上方，加压外桶2的桶口朝下，加压外桶2桶壁位于机架桶1内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙内，且加压外桶2桶壁与所述间隙滑动配合。
具体实施时，加压外桶2下方固定连接有密封胶圈27，且密封胶圈27与机架桶1内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙密封连接。密封胶圈27使得真空泵3将加压外桶2与机架桶1之间的空气抽离过程中，空气不会由排气孔4或缝隙进入加压外桶2，使得加压外桶2内外大气压差降低，无法得到预设的静水压，影响实验进行。
所述加压外桶2内部设置有活塞5和活塞杆6，所述活塞杆6竖直位于加压外桶2内部中心，活塞杆6分为上下两段，活塞杆6上段直径小于活塞杆6下段直径，且活塞杆6上段具有螺纹结构，活塞杆6上段穿过加压外桶2顶部，且活塞杆6上段与加压外桶2顶部滑动配合，活塞杆6上段配合连接有一螺母7，所述螺母7位于加压外桶2外，活塞杆6下段与活塞5同轴心固定连接。
具体实施时，螺母7与加压外桶2之间设置有密封环28。在装配活塞杆6时，不可避免活塞杆6与加压外桶2之间会产生缝隙，安装时，将螺母7拧紧，密封环28在螺母7与加压外桶2挤压作用下，可以将加压外桶2与活塞杆6之间的缝隙堵住。
具体实施时，活塞5上具有贯通活塞5上下表面的排气口25，所述排气口25上具有将其密封的密封盖。在活塞5上设置排气口25，在将岩石试样放入试验仓8中，并且在试验仓8中加水至加压内桶9中设定的水位线后，打开密封盖安装活塞5，活塞5在沿加压内桶9侧壁向下移动时活塞5与水面之间的空气通过排气口25排出，当活塞5向下移动至水从即将从排气口25溢出时，关闭密封盖，进而可以使活塞5下表面与加压外桶2的水面贴合，不会产生气腔，影响压力传感器21接收到的岩石试样收到水压力的准确性。
所述试验仓8位于机架桶1内侧桶壁内部，且试验仓8与机架桶1底部固定连接。所述试验仓8上端还设置有加压内桶9，所述加压内桶9竖直位于试验仓8上方，且加压内桶9与试验仓8固定连接，加压内桶9空间与试验仓8的空间连通。所述活塞5与加压内桶9内侧壁滑动配合，且活塞5沿加压内桶9内侧壁上下移动。
所述真空泵3位于机架桶1外侧，且真空泵3与机架桶1内侧桶壁内空间通过第一导气管10连接，所述第一导气管10上设有加压阀门11，加压阀门11位于机架桶1外靠近真空泵3的位置。
所述动水压组件包括第一水仓12，第二水仓13，第一水泵14，第二水泵15，第一水管16，第二水管17和连接杆20。
所述第一水仓12和第二水仓13均位于机架桶1内侧桶壁内，第一水仓12和第二水仓13分别固定连接在试验仓8的左侧和右侧，且第一水仓12，第二水仓13和试验仓8的空间均连通。
所述第一水泵14和第二水泵15分别位于机架桶1外侧的左侧和右侧。
所述第一水仓12左端的输出端与第一水泵14输入端连接，第一水泵14输出端与第一水管16一端连接，所述第一水管16另一端与第二水仓13的右端的输入端连接。
所述第二水仓13右端的输出端与第二水泵15输入端连接，第二水泵15输出端与第二水管17一端连接，所述第二水管17另一端与第一水仓12的左端的输入端连接。
具体实施时，在第一水仓12与第二水仓13分别与试验仓8连接之间设立密封圈或是连接好后缠绕密封胶带等方式将连接处密封，防止对水加压过程中连接处溢水甚至导致连接处破裂，影响实验正常进行。
所述第一水仓12和第二水仓13内分别竖直设置有第一活塞18和第二活塞19，且第一活塞18可沿第一水仓12长度方向左右滑动，第二活塞19可沿第二水仓13长度方向左右滑动。
所述连接杆20左端与第一活塞18中心固定连接，且连接杆20右端穿过试验仓8与第二活塞19中心通过焊接固定。
具体实施时，第一活塞18与第二活塞19均能将水阻隔，第一活塞18将第一水仓12分隔成两个空间，其中右侧空间与试验仓8空间连通，左侧空间经由第一水泵14和第一水管16与第二水仓13连通，同时，第二活塞19将第二水仓13分隔成两个空间，其中左侧与试验仓8空间连通，右侧空间经由第二水泵15和第二水管17与第一水仓12连通。通过第一水泵14将与之相连的第一水仓12空间里的水抽向第二水仓13，在水压的作用下，能够使第一活塞18与第二活塞19同时向左移动，同理，通过第二水泵15将与之相连的第二水仓13空间里的水抽向第一水仓12，在水压的作用下，能够使第一活塞18与第二活塞19同时向右移动，使得试验仓8中形成水流，对试验仓8内的岩石试样产生动水压，从而实现对岩石试样受到动水压影响的实验研究。
所述检测组件包括压力传感器21和控制系统22。
所述压力传感器21固定设置在所述活塞5下方，且压力传感器21与控制系统22电连接，压力传感器21将检测到的水对活塞5的压力信息传输至控制系统22。
所述控制系统22位于机架桶1外，且控制系统22分别与真空泵3，第一水泵14和第二水泵15电连接。
具体实施时，在第一水仓12与试验仓8的连接处固定设置有第一电控传感器23，且第一电控传感器23与控制系统22电连接；在第二水仓13与试验仓8的连接处固定设置有第二电控传感器24，且第二电控传感器24与控制系统22电连接；所述第一电控传感器23和第二电控传感器24分别用于将第一活塞18和第二活塞19的接触信号传输至控制系统22。在本发明的装置对岩石试样产生动水压的过程中，第一水泵14从第二水仓13向第一水仓12抽水，使第一活塞18与第二活塞19向右移动，当第一活塞18触碰到第一电控传感器23，控制系统22控制第一水泵14停机，控制第二水泵15从第一水仓12向第二水仓13抽水，使第一活塞18与第二活塞19向左移动，同理，当第二活塞19触碰第二电控传感器24时，控制系统22控制第一活塞18和第二活塞19向右移动，循环往复，就可以实现设备自动控制使试验仓8内不停的产生动水压。
具体实施时，还设置有第二导气管30和减压阀门31，所述第二导气管30位于加压阀门11与机架桶1之间，且第二导气管30与第一导气管10通过焊接固定，所述减压阀门31固定设置在第二导气管30上。在实验过程中，当控制系统22接收到压力传感器21的传输的压力信息大于预设实验值后，通过打开减压阀门31调节压力；并且，在实验结束后，同时打开减压阀门31和加压阀门11也能更快使空气进去加压外桶2与机架桶1之中，节约等待时间。
具体实施时，试验仓8内部还通过螺栓固定设置有格栅32。通过格栅32的设置能够提供更多种岩石试样固定的方式，例如：将岩石试样绑在格栅32上，通过将岩石试样绑住的方式，避免因为固定方式对岩石试样造成破坏或是实验中影响水压对岩石试样的作用，同时能够有效避免岩石试样在装置产生动水压时随水流运动，与试验仓8仓壁或水仓仓壁发生磕碰，影响实验真实数据。
具体实施时，在加压外桶2上表面焊接多个耳式提手29。通过在加压外桶2上方设置耳式提手29方便实验开始前与实验结束后将加压外桶2提起，从而方便装载和更换岩石试样。
本发明的工作原理：
安装好设备后，将第一水管16，第二水管17，第一水仓12中第一活塞18与第一水泵14之间的空间和第二水仓13中第二活塞19与第二水泵15之间的空间充满水。
将岩石试样固定在试验仓8内的格栅32上，通过加压内桶9上方开口向试验仓8内以及与试验仓8连通的第一水仓12和第二水仓13空间内加水，直到试验仓8中水位到达加压内桶9的的水位线；打开活塞5上的密封盖，活塞5沿加压内桶9侧壁向下移动至活塞5贴合加压内桶9中的水面，活塞5与水面之间的空气由排气口25排出，当水从即将从排气口25溢出时，使用密封盖将排气口25密封；从上往下使加压外桶2桶壁沿机架桶1桶壁之间的间隙移动，机架桶1内外侧桶壁之间的间隙中，加压外桶2桶壁下的空气通过排气口25排出，避免机架桶1内外侧桶壁之间的间隙中的空气被压缩，对加压外桶2产生向上的排斥力，活塞杆6上端穿过加压外桶2顶部，又因为活塞杆6上端的螺纹结构处直径小于活塞杆6直径，加压外桶2下移一定距离后被活塞杆6支撑住，在加压外桶2外，给活塞杆6套上密封环28，然后拧紧螺母7。
a)试验对岩石试样产生静水压：关闭减压阀门31，打开加压阀门11，真空泵3将机架桶1内部的空气抽出，因为密封胶圈27，机架桶1内部与外部大气产生压力差，大气压的作用下，加压外桶2向下移动，带动活塞杆6和活塞5也向下移动，因为第一活塞18与第二活塞19之间固定连接有连接杆20，试验仓8空间内的水无法逃离，活塞5在大气压的作用将水压缩，从而对位于试验仓8内的岩石试样产生静水压，根据压力传感器21反馈到控制系统22的压力信息，当压力达到预设值时，关闭加压阀门11，停止真空泵3；岩石试样在静水压的作用下设定预设时间，时间倒计时结束后打开减压阀门31和加压阀门11，空气在气压差的作用下进入机架桶1内，拆卸掉螺母7，使用耳式提手29将加压外桶2提起，取下活塞5，抽离试验仓8内的水，取出岩石试样，对岩石试样受到预设时间，预设静水压后的力学性质进行监测分析。
b)试验对岩石试样仅产生动水压：控制器控制第一水泵14工作，使第一水仓12左侧空间内的水通过第一水管16抽向第二水仓13的右侧空间，此时通过连接杆20固定连接的第一活塞18与第二活塞19在水压作用下向左侧移动，当第二活塞19触碰到第二电控传感器24时，第二电控传感器24向控制器发送信号，控制器控制第一水泵14停止工作，同时控制第二水泵15工作，第二水泵15使第二水仓13右侧空间内的水通过第二水管17抽向第一水仓12的左侧空间，此时通过连接杆20固定连接的第一活塞18与第二活塞19在水压作用下向右侧移动，当第一活塞18触碰到第一电控传感器23时，第一电控传感器23向控制器发送信号，控制器控制第二水泵15停止工作，同时控制第一水泵14工作，如此循环往复，使试验仓8内部产生动水压，压力传感器21将压力信息反馈到控制系统22，控制系统22根据反馈的压力信息控制第一水泵14与第二水泵15的抽水速率，从而可以调节动水压大小。
同时，控制真空泵3抽离机架桶1中的空气，可以使得岩石试样受到的总压力增加，从而可以通过控制真空泵3工作，使得动水压的变大，进而扩大了动水压的调节范围。岩石试样在动水压的作用下设定预设时间，时间倒计时结束后打开减压阀门31和加压阀门11，空气在气压差的作用下进入机架桶1内，拆卸掉螺母7，使用耳式提手29将加压外桶2提起，取下活塞5，抽离试验仓8内的水，取出岩石试样，对岩石试样受到预设时间，预设动水压后的力学性质进行监测分析。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于：包括静水压组件、动水压组件、试验仓(8)和检测组件；
所述静水压组件包括机架桶(1)，加压外桶(2)和真空泵(3)；
所述机架桶(1)桶壁为内侧桶壁和外侧桶壁组成的双层结构，其中机架桶(1)内侧桶壁和外侧桶壁之间具有间隙，且机架桶(1)外侧桶壁下端设置有排气孔(4)；
所述加压外桶(2)位于机架桶(1)上方，加压外桶(2)的桶口朝下，加压外桶(2)桶壁位于机架桶(1)内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙内，且加压外桶(2)桶壁与所述间隙滑动配合；
所述加压外桶(2)内部设置有活塞(5)和活塞杆(6)，所述活塞杆(6)竖直位于加压外桶(2)内部中心，活塞杆(6)分为上下两段，活塞杆(6)上段直径小于活塞杆(6)下段直径，且活塞杆(6)上段具有螺纹结构，活塞杆(6)上段穿过加压外桶(2)顶部，且活塞杆(6)上段与加压外桶(2)顶部滑动配合，活塞杆(6)上段配合连接有一螺母(7)，所述螺母(7)位于加压外桶(2)外，活塞杆(6)下段与活塞(5)同轴心固定连接；
所述试验仓(8)位于机架桶(1)内侧桶壁内部，且试验仓(8)与机架桶(1)底部固定连接；
所述试验仓(8)上端还设置有加压内桶(9)，所述加压内桶(9)竖直位于试验仓(8)上方，且加压内桶(9)与试验仓(8)固定连接，加压内桶(9)空间与试验仓(8)的空间连通；
所述活塞(5)与加压内桶(9)内侧壁滑动配合，且所述活塞(5)沿加压内桶(9)内侧壁上下移动；
所述真空泵(3)位于机架桶(1)外侧，且真空泵(3)与机架桶(1)内侧桶壁内空间通过第一导气管(10)连接；
所述第一导气管(10)上设有加压阀门(11)，加压阀门(11)位于机架桶(1)外靠近真空泵(3)的位置；
所述动水压组件包括第一水仓(12)，第二水仓(13)，第一水泵(14)，第二水泵(15)，第一水管(16)，第二水管(17)和连接杆(20)；
所述第一水仓(12)和第二水仓(13)均位于机架桶(1)内侧桶壁内，第一水仓(12)和第二水仓(13)分别固定连接在试验仓(8)的左侧和右侧，且第一水仓(12)，第二水仓(13)和试验仓(8)的空间均连通；
所述第一水泵(14)和第二水泵(15)分别位于机架桶(1)外侧的左侧和右侧；
所述第一水仓(12)左端的输出端与第一水泵(14)输入端连接，第一水泵(14)输出端与第一水管(16)一端连接，所述第一水管(16)另一端与第二水仓(13)的右端的输入端连接；
所述第二水仓(13)右端的输出端与第二水泵(15)输入端连接，第二水泵(15)输出端与第二水管(17)一端连接，所述第二水管(17)另一端与第一水仓(12)的左端的输入端连接；
所述第一水仓(12)和第二水仓(13)内分别竖直设置有第一活塞(18)和第二活塞(19)，且第一活塞(18)可沿第一水仓(12)长度方向左右滑动，第二活塞(19)可沿第二水仓(13)长度方向左右滑动；
所述连接杆(20)左端与第一活塞(18)中心固定连接，且连接杆(20)右端穿过试验仓(8)与第二活塞(19)中心固定连接；
所述检测组件包括压力传感器(21)和控制系统(22)；
所述压力传感器(21)固定设置在所述活塞(5)下方，且压力传感器(21)与控制系统(22)电连接；
所述控制系统(22)分别与真空泵(3)，第一水泵(14)和第二水泵(15)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，所述检测组件还包括第一电控传感器(23)和第二电控传感器(24)；
所述第一电控传感器(23)固定设置在第一水仓(12)与试验仓(8)的连接处，且第一电控传感器(23)与控制系统(22)电连接；
所述第二电控传感器(24)固定设置在第二水仓(13)与试验仓(8)的连接处，且第二电控传感器(24)与控制系统(22)电连接；
所述第一电控传感器(23)和第二电控传感器(24)分别用于将第一活塞(18)和第二活塞(19)的接触信号传输至控制系统(22)。
3.根据权利要求2所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，所述活塞(5)上具有贯通活塞(5)上下表面的排气口(25)，所述排气口(25)上具有将其密封的密封盖。
4.根据权利要求3所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，还包括密封胶圈(27)，所述密封胶圈(27)固定设置在加压外桶(2)下方，且密封胶圈(27)与机架桶(1)内侧桶壁和外侧桶壁之间的间隙密封连接。
5.根据权利要求4所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，还包括密封环(28)，所述密封环(28)位于螺母(7)与加压外桶(2)之间，拧紧螺母(7)后，密封环(28)将活塞杆(6)与加压外桶(2)之间的缝隙密封。
6.根据权利要求5所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，还包括若干个耳式提手(29)，所述若干个耳式提手(29)沿加压外桶(2)周向均匀分布，且若干个耳式提手(29)均位于加压外桶(2)上方，所述耳式提手(29)与加压外桶(2)上表面固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，还包括第二导气管(30)和减压阀门(31)，所述第二导气管(30)位于加压阀门(11)与机架桶(1)之间，且第二导气管(30)固定连接在第一导气管(10)上，所述减压阀门(31)固定设置在第二导气管(30)上。
8.根据权利要求7所述的一种研究动/静水压对岩石力学性质的影响的实验装置，其特征在于，还包括格栅(32)，所述格栅(32)固定设置在试验仓(8)内部。
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