CN115683869A - 大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，涉及采矿工程试验装置技术领域。本发明包括三轴加载系统、渗流系统、渗流密封系统、回压系统、数据采集分析系统、三轴加载室，所述渗流系统包括液体注入渗流系统和气体注入渗透系统；所述三轴加载室包括三轴加载室钢架、装设在所述三轴加载室钢架上的胶套。本发明采用伺服控制，具有精度高、可控性强、误差小等优点；本发明采用质软有弹性的胶套进行边棱密封，具有密封效果好、操作方便、易控制等优点；本发明在渗流方向的选择上具有自由度高、可操作性强等优点且在渗流介质上，不仅可以对液体进行渗流试验，还能对气体进行渗流试验，具有应用广泛、覆盖面广等优点。

Description

大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置

技术领域

本发明属于采矿工程试验装置技术领域，特别是涉及大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置。

背景技术

渗流发生在众多工程的施工中，现阶段，我国大型基建工程建设仍会持续一段时间，地下工程的建设更是下一步发展的关键，搞清楚液体和气体在岩土体中的运移规律是解决包括导水裂隙致灾，地下工程防渗等一系列难题的必走之路，实验室试验是一种科学合理又经济的手段，但需要实验设备的支撑。

公开号为CN112903470A的专利申请，公开了一种基于硬岩真三轴系统的高温渗流耦合实验装置及方法，装置包括保温箱、加热管路、冷却管路及渗流式互扣夹具；保温箱内放置岩石试样；保温箱上下两侧箱壁上对称开设有竖直加载孔，保温箱左右两侧箱壁上对称开设有水平加载孔；岩石试样由渗流式互扣夹具进行封装，渗流式互扣夹具上安装有用于测量岩石试样变形的LVDT位移传感器组；加热管路布设在与岩石试样围压加载面正对的保温箱箱体内表面；冷却管路布设在保温箱的竖直加载孔和水平加载孔的外侧。实验方法为：将实验装置安装到真三轴加载设备内，制备试样组合体并送入保温箱内；精确对中夹紧试样组合体并充液压油；启动加热和冷却；启动渗流加载；启动真三轴加载并完成渗流测量。

目前，针对国内的渗流实验设备，大多是针对小型煤岩样品的小型实验设备，岩石的尺寸对岩石的强度及其他性质有显著的影响，比较小的试验试样在反映现场工况上有较为明显的局限性，而且真三轴的渗流实验设备也有较少的提及，三轴不能独立加载伺服控制，针对密封方式，现存大多都为假三轴通过油压密封密封，具有密封效果差、密封液与渗流介质容易相窜等缺点，由于地下渗流活动的隐秘性和不可见性，现存的渗流试验装置在检测渗流过程中的液体运移情况上，多采用流量流速压力等传感器来进行渗流过程的检测，具有不可见性、滞后性以及盲目性缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，解决了现有技术中的渗流实验设备密封效果较差，且具有不可见性、滞后性以及盲目性缺点的技术问题。

为达上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，包括三轴加载系统、渗流系统、渗流密封系统、回压系统、数据采集分析系统、三轴加载室，所述渗流系统包括液体注入渗流系统和气体注入渗透系统；

所述三轴加载室包括三轴加载室钢架、装设在所述三轴加载室钢架上的胶套、装设在所述三轴加载室钢架上的多个承压板，所述承压板上开设有连接孔，所述渗流系统、所述回压系统均与所述连接孔相连接。

可选的，多个所述三轴加载室钢架为正方体框架，且所述三轴加载室钢架设有多个放置槽，所述承压板与所述放置槽一一对应。

可选的，所述三轴加载系统包括：与承压板相连接的X轴伺服加载系统、Y轴伺服加载系统、Z轴伺服加载系统，所述X轴伺服加载系统、所述Y轴伺服加载系统、所述Z轴伺服加载系统上分别装设有第一传感器、第二传感器、第三传感器，所述承压板外侧装设有轴向加载油缸。

可选的，所述渗流密封系统主要包括：第一储液容器、与所述第一储液容器相连接的围压跟踪泵、与所述围压跟踪泵相连接的第一开关阀、与所述第一开关阀相连接的第四传感器，且所述第一开关阀与所述胶套相对应，所述围压跟踪泵内设有围压跟踪泵泵内传感器。

可选的，所述回压系统主要包括：第二储液容器、与所述第二储液容器相连接的回压泵、与所述回压泵相连接的第二开关阀、与所述第二开关阀相连接的回压缓冲容器、与所述回压缓冲容器相连接的第五传感器、与所述第五传感器相连接的回压阀，回压泵内设有回压泵泵内传感器，所述第五传感器与承压板相对应。

可选的，所述数据采集系统主要包括：装设在所述承压板内的多个超声波探头、与多个所述超声波探头相连接的一个超声发射接收器、与所述超声发射接收器相连接的无线路由器、与所述无线路由器无线连接的操作系统、与所述无线路由器无线连接的数据储存中心。

可选的，所述液体注入渗流系统包括：第三储液容器、与所述第三储液容器相连接的精密注入泵、与所述精密注入泵和所述回压阀相连接的第一电磁阀、与所述第一电磁阀相连接的第六传感器、与所述承压板相连接的第三开关阀、与所述回压阀相连接的气液分离器、装设在气液分离器上的湿式流量计、与所述气液分离器相连接的电子天平，精密注入泵内设有精密注入泵泵内传感器。

可选的，所述气体注入系统包括：气瓶、与所述气瓶相连接的第四开关阀、与所述第四开关阀相连接的气体压缩泵、与所述气体压缩泵相连接的第二电磁阀、与所述气体压缩泵相连接的第五开关阀、与所述第五开关阀相连接的缓冲容器、与所述缓冲容器相连接的第六开关阀、与所述第六开关阀相连接的第七传感器、与所述承压板相连接的第三电磁阀、与所述第三电磁阀相连接的调压阀。

可选的，所述渗流系统的实验方法包括如下步骤：

S1，使用大尺寸模具按规定配比制作渗流试件，待其凝固后用脱模工具脱模后，用环氧树脂胶对边棱有破损的地方进行修补，确保渗流密封系统能对试件进行有效密封；

S2，将试件放入三轴加载室立方体腔体中，将开放移动面用高强度螺栓固定在三轴加载室上，形成外部密封的整体。设定三轴轴压，使其达到所模拟的轴压；

S3，将第一储液容器中加满水，打开第一开关阀，设定好围压压力，启动围压跟踪泵往胶套中注水，待达到预设压力，关停围压跟踪泵，关闭第一开关阀；

S4，打开渗流系统第三电磁阀或第一电磁阀，数据采集分析系统；打开回压系统，打开第三开关阀，将腔体与大气相连；

S5，分别利用渗流系统中的气体注入系统和液体注入系统进行煤岩的渗流实验，其中，当进行气体渗流试验时，首先观察气瓶中的气体，压力是否达到设定压力，未达到需进行通电补压操作；

S6，待实验结束后，关闭渗流系统、回压系统、三轴加载系统，确定数据保存的情况下，关闭数据采集分析系统；

S7，将胶套内的带压水排出后，卸下开放移动面的高强度螺栓，将试件卸出。

本发明的实施例具有以下有益效果：

本发明的一个实施例针对大尺寸煤岩体，提供更符合工程实际实验装置；本发明采用伺服控制，具有精度高、可控性强、误差小等优点；本发明采用质软有弹性的胶套进行边棱密封，具有密封效果好、操作方便、易控制等优点；本发明在渗流方向的选择上具有自由度高、可操作性强等优点且在渗流介质上，不仅可以对液体进行渗流试验，还能对气体进行渗流试验，具有应用广泛、覆盖面广等优点；本发明针对检测方式，采用超声波检测渗流过程中液体的渗流情况，具有准确、直观、科学的优点；同时搭配数据采集与分析系统，使整个装置具有精确度较高、自动化程度高、系统完善、功能齐全、操作简单等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明整体结构布置图；

图2是声发射阵列布置图；

图3是承压板小孔位置示意图；

图4是中空承压板中声发射阵列布置示意图；

图5是胶套布置示意图；

图6是胶套布置局部放大图；

图7为本发明一实施例的第一端部结构示意图；

图8为图7中A处结构示意图；

图9为本发明一实施例的第一挡板结构示意图；

图10为本发明一实施例的第二端部结构示意图；

图11为本发明一实施例的第二端部剖面结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

X轴伺服加载系统1，Y轴伺服加载系统2，Z轴伺服加载系统3，第一传感器4，第二传感器5，第三传感器6气瓶7，第四开关阀8，第二电磁阀9，压力表10，气体压缩泵11，第五开关阀12，缓冲容器13，第六开关阀14，第七传感器15，调压阀16，第三电磁阀17，第三储液容器18，精密注入泵19，精密注入泵泵内传感器20第一电磁阀21，第六传感器22，第一储液容器23，围压跟踪泵24，围压跟踪泵泵内传感器25，第一开关阀26，第四传感器27，胶套28，承压板29，承压盖板30，高强度螺栓31，第二储液容器32，回压泵33，回压泵泵内传感器34，第二开关阀35，回压缓冲容器36，第五传感器37，回压阀38，气液分离器39，湿式传感器40，第三开关阀41，集水容器42，电子天平43，超声波探头44，超声波发射接收器45，无线路由器46，操作系统47，数据储存中心48，三轴加载室49，超声波发射端50，超声波接收端51，连接孔52，超声波探头信号线53，三轴加载室钢架54，承压管60，连接组件61，第一端部62，第二端部63，第一挡板64，槽口65，推块66，套管67，第二挡板68，套环69，限位孔70，第一通过槽71，第二通过槽72，限位槽73，凹口75，挡块76，推杆77。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

实施例1：请参阅图1-6所示，在本实施例中提供了大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，包括三轴加载系统、渗流系统、渗流密封系统、回压系统、数据采集分析系统、三轴加载室，渗流系统包括液体注入渗流系统和气体注入渗透系统；三轴加载系统，主要由X轴伺服加载系统1、Y轴伺服加载系统2、Z轴伺服加载系统3提供轴压，经各个面对应的承压板29作用到腔体中的试件上，为试件提供围压，模拟地层压力或为试件压裂提供压力；

三轴加载室49包括三轴加载室钢架54、装设在三轴加载室钢架54上的胶套28、装设在三轴加载室钢架54上的多个承压板29，承压板29上开设有连接孔52，渗流系统、回压系统均与连接孔52相连接；渗流系统，主要分为液体渗流系统和气体渗流系统，其中，胶套28可以为氟胶胶套。

液体渗流系统运行过程如下：渗流流体储存在第三储液容器18中，经精密注入泵19经管路连接到渗流的注入面，其中第一电磁阀21用来控制输入流体的压力，第六传感器22用来检测实际流入流体的压力，而后带压液体经渗流注入面接口与承压板29中心连接孔52流入试件渗流注入面，带压液体渗流通过试件。通过对面承压板中心连接孔52流出，经第三开关阀41通过回压阀38稳定流到气液分离器39经分离后，流到集水容器42中进行收集称量。

需要注意的是，本申请中所涉及的所有用电设备均可通过蓄电池供电或外接电源。

本发明提供了大尺度真三轴煤岩体渗流耦合试验系统，提供更符合工程实际实验装置；采用伺服控制，具有精度高、可控性强、误差小等优点；采用质软有弹性的胶套28进行边棱密封，具有密封效果好、操作方便、易控制等优点；在渗流方向的选择上具有自由度高、可操作性强等优点；在渗流介质上，不仅可以对液体进行渗流试验，还能对气体进行渗流试验，具有应用广泛、覆盖面广等优点；针对检测方式，采用超声波检测渗流过程中液体的渗流情况，具有准确、直观、科学的优点；同时搭配数据采集与分析系统，使整个装置具有精确度较高、自动化程度高、系统完善、功能齐全、操作简单等优点。

本实施例的三轴加载室钢架54为正方体框架，且三轴加载室钢架54设有多个放置槽，承压板29与放置槽一一对应放置。三轴加载系统包括：与承压板29相连接的X轴伺服加载系统1、Y轴伺服加载系统2、Z轴伺服加载系统3，X轴伺服加载系统1、Y轴伺服加载系统2、Z轴伺服加载系统3上分别装设有第一传感器4、第二传感器5、第三传感器6，承压板29外侧装设有轴向加载油缸。其中，三轴加载室49内部为一个立方体空间，六面为内部存在空间的承压板29，十二条棱线上均分布有胶套28，承压板29由分布在三轴加载室49内的定位槽固定，承压板29中心有圆形小孔，连接管路均通过连接孔52与承压板29相连接，承压板29外侧为轴向加载油缸。

三轴加载系统，主要由X轴伺服加载系统(1)、Y轴伺服加载系统(2)、Z轴伺服加载系统(3)提供轴压，经各个面对应的承压板(29)作用到腔体中的试件上，为试件提供围压，模拟地层压力或为试件压裂提供压力。

本实施例的渗流密封系统主要包括：第一储液容器23、与第一储液容器23相连接的围压跟踪泵24、与围压跟踪泵24相连接的第一开关阀26、与第一开关阀26相连接的第四传感器27，且第一开关阀26与胶套28相对应，围压跟踪泵24内设有围压跟踪泵泵内传感器25。围压跟踪泵24一端通过连接管路与第一储液容器23相连，另一端通过第一开关阀26与第四传感器27相连，第四传感器27通过连接管路与胶套28相连。胶套28、开放移动面30、高强度螺栓31，其特征在于：分布在十二条棱上的胶套28用来密封试件的棱边，以保证渗流液体或气体完全经过试件，渗流密封系统用来给胶套28内部注入压力使其膨胀进行密封；

渗流密封系统运行过程如下：将第一储液容器23中装入充足的水，水经渗流密封泵24经第一开关阀26和第四传感器27到胶套中，待胶套中的水压达到设定值时停止注入。

本实施例的回压系统主要包括：第二储液容器32、与第二储液容器32相连接的回压泵33、与回压泵33相连接的第二开关阀35、与第二开关阀35相连接的回压缓冲容器36、与回压缓冲容器36相连接的第五传感器37、与第五传感器37相连接的回压阀38，回压泵33内设有回压泵泵内传感器34，第五传感器37与承压板29相对应。回压泵33一端通过管路与第二储液容器32相连，另一端经第二开关阀35与回压缓冲容器36相连，第五传感器37在回压缓冲容器36与回压阀38之间，接入三轴加载室49中与渗流系统接入承压板29相对的承压板29中间小孔。

回压系统运行的主要过程如下：第二储液容器32中装有水，经回压泵33输出，经第二开关阀35流入回压缓冲容器中，而后输出一定压力到回压阀，其中传感器用来在渗流出口加载一个高于大气压直至所模拟的地层压力的一个调压装置，目的是使流出液平稳、提高计量精度。渗流流出的气体或液体带有一定压力，且三轴压力也会造成内部受压较大，因此流出时需要一定稳压操作，三轴压力即为模拟地层压力。

本实施例的数据采集系统主要包括：装设在承压板29内的多个超声波探头44、与多个超声波探头44相连接的一个超声发射接收器45、与超声发射接收器45相连接的无线路由器46、与无线路由器46无线连接的操作系统47、与无线路由器46无线连接的数据储存中心48。多个超声波探头44呈阵列状嵌入三轴加载系统的一个对相对的承压板29中，超声波发射接收器45与多个超声波探头44相连，超声波发射接收器45接收的数据经无线路由器46传入数据储存中心48。声波探头的布置方式为阵列式布置方式，根据测量的精度可选择2*2阵列、2*3阵列、2*4阵列、3*3阵列等多种布置方式，数据传输方式采用无线路由器46传输的方式。其中，超声波探头44上设有超声波发射端50和超声波探头信号线53，超声发射接收器45设有超声波接收端51。

数据采集系统的工作过程如下：由操作系统47下发采集指令，指令经无线路由器46下达给超声波发射接收器45，而后超声波发射端50发射超声波，超声波经通过试件由超声波接收端51接收，返回超声波发射接收器45，经无线路由器46传送到数据储存中心48储存，可在操作系统中查看。除此自外，数据采集系统并储存可以采集各个系统各个传感器的数据。

本实施例的液体注入渗流系统包括：第三储液容器18、与第三储液容器18相连接的精密注入泵19、与精密注入泵19和回压阀38相连接的第一电磁阀21、与第一电磁阀21相连接的第六传感器22、与承压板29相连接的第三开关阀41、与回压阀38相连接的气液分离器39、装设在气液分离器39上的湿式流量计40、与气液分离器39相连接的电子天平43，精密注入泵19内设有精密注入泵泵内传感器20。精密注入泵19一端与第三储液容器18相连，另一端经第一电磁阀21与第六传感器22相连，所连接装置的管路均为承压管60；三轴加载室中承压板29上的小孔通过第三开关阀41与回压阀38相连，回压阀38连接气液分离器39，气液分离器39一端连湿式流量计40，另一端连接管路，伸到电子天平43上的集水容器42中。

本实施例的气体注入系统包括：气瓶7、与气瓶7相连接的第四开关阀8、与第四开关阀8相连接的气体压缩泵11、与气体压缩泵11相连接的第二电磁阀9、与气体压缩泵11相连接的第五开关阀12、与第五开关阀12相连接的缓冲容器13、与缓冲容器13相连接的第六开关阀14、与第六开关阀14相连接的第七传感器15、与承压板29相连接的第三电磁阀17、与第三电磁阀17相连接的调压阀16。气瓶7通过第四开关阀8与气体压缩泵11相连，压力表10通过第二电磁阀9与气体压缩泵11相连，气体压缩泵11通过第五开关阀12与缓冲容器13相连；缓冲容器13另一端通过第六开关阀14与第七传感器15相连，第七传感器15连接到调压阀16，调压阀16通过第三电磁阀17与三轴加载室49相连。

气体渗流系统运行过程如下：渗流气体储存在气瓶7中，渗流气体经过第四开关阀8到气体压缩泵11中，其中压力表10显示出气瓶中的压力，第二电磁阀9用来控制气瓶中的压力压力低于限定值进行补压。输出带压渗流气体，经第五开关阀12到达缓冲容器，而后经第六开关14和第七传感器15到达调压阀16，由第三电磁阀17控制输出设定压力的气体进入渗流注入面接口，而后带压气体液体经渗流注入面接口与承压板29中心连接孔52流入试件渗流注入面，带压气体液体渗流通过试件。通过对面承压板中心连接孔52流出，经第三开关阀41通过回压阀38稳定流到气液分离器39经分离后，流到相关气体收集装置中进行收集称量。

实施例1.1：渗流立方体六个面的承压板29中有五个面为固定在釜体上，另外一面为开放移动面，开放移动面面用承压盖板30配合18颗高强度螺栓31进行密封；

第一传感器4、第二传感器5、第三传感器6均是压力传感器，用来记录三轴加载的压力数值；声波探头为内嵌在承压板29内，用来记录渗流进行的情况；压力表10用来记录气瓶7中气体的压力，以便进行补压；第七传感器15用来记录渗流时注入气体的压力，精密注入泵19泵内传感器、围压跟踪泵24泵内传感器以及回压泵33泵内传感器用来监测精密注入泵19内的泵压、流量、流速等参数，第六传感器22用来记录渗流时注入液体的压力，第四传感器27用来记录注入围压的压力，第五传感器37用来记录回压压力。数据分析系统能够对各种传感器所采集的数据进行自动分析，表征渗流过程中液体流动情况。

实施例2：本实施例的渗流系统的实验方法包括如下步骤：

S1，使用大尺寸模具按规定配比制作渗流试件，待其凝固后用脱模工具脱模后，用环氧树脂胶对边棱有破损的地方进行修补，确保渗流密封系统能对试件进行有效密封；

S2，将试件放入三轴加载室立方体腔体中，将开放移动面用高强度螺栓31固定在三轴加载室上，形成外部密封的整体。设定三轴轴压，使其达到所模拟的轴压；

S3，将第一储液容器23中加满水，打开第一开关阀26，设定好围压压力，启动围压跟踪泵24往胶套28中注水，待达到预设压力，关停围压跟踪泵24，关闭第一开关阀26；因胶套容量较大，注入充足的水能够使胶套充满水，并提供较大的密封压力，为了避免实验过程中再次进行注水操作，故采取每次实验前一次性加满水的方式进行操作；

S4，打开渗流系统第三电磁阀17或第一电磁阀，数据采集分析系统；打开回压系统，打开第三开关阀41，将腔体与大气相连；

S5，分别利用渗流系统中的气体注入系统和液体注入系统进行煤岩的渗流实验；

S6，待实验结束后，关闭渗流系统、回压系统、三轴加载系统，确定数据保存的情况下，关闭数据采集分析系统，其中，实验结束判断的依据是，流速传感器示数稳定，渗流气体或液体匀速流出；

S7，将胶套28内的带压水排出后，卸下开放移动面的高强度螺栓31，将试件卸出。

当进行气体渗流试验时，首先观察气瓶7中的气体，压力是否达到设定压力，未达到需进行通电补压操作；

通电补压流程如下：根据压力表10的示数可以观察到气瓶内渗流气体的压力，如果观察到气体压力较低，证明渗流过程中气体量可能会欠缺，同时达不到所设定的渗流压力。此时需通电进行补压操作，通电后气体压缩泵11根据第二电磁阀9设定的压力进行补充设定的压力包括最低压力和最高压力，低于最低压力进行补压，达到最高压力时停止补压。

效果就是提供足够的渗流压力和气体，使渗流过程能够完成。

首先对调压阀进行设定，设定所需的恒压压力，然后打开第四开关阀8，再打开第三电磁阀17以及第五开关阀12、第六开关阀14、第三开关阀41；即可进行气体的渗透试验，实验时先将气瓶7内的气体充入缓冲容器13内，再由调压阀来输出稳定、合适气压的气体；渗流的气体通过试件后，通过管路经开关7到回压系统，经气液分离器39分离后，可将渗流气体进行回收利用；

当进行液体渗流试验时，先将第三储液容器18中注满，设定好精密注入泵19的注入压力，然后打开第一电磁阀和第三开关阀41，随后启动精密注入泵19即可开始进行液体的渗流试验；渗流的液体从第三储液容器18经精密注入泵19，而后经管路连接到承压板29中心小孔中，渗流的液体通过试件后，经与其相对的承压板29中心小孔流出，经第三开关阀41和回压系统到气液分离器39，经气液分离器39分离，流过湿式流量计，到达电子天平43上的集水容器42中。

实施例3：请参阅图7-11所示，本实施例的各个系统之间的连接均通过承压管60进行连接，相邻两个承压管60之间装设有连接组件61，为了便于用户快速连接相邻的两个承压管60，提出以下实施例；

承压管60包括第一端部62、第二端部63，连接组件61包括均布装设在第一端部62周侧的多个第一挡板64，第一端部62周侧开设有多个槽口65，槽口65内弹性配合有推块66，且槽口65内设置有与推块66相对应的卡球；

连接组件61还包括套接在第二端部63周侧的套管67，套管67内壁周侧装设有多个第二挡板68，多个第二挡板68与多个第一挡板64相对应，套管67内设有套环69，套环69套接在第二端部63周侧，套环69内壁周侧开设有与多个槽口65一一对应的限位孔70。

通过设置的套管67，能便于用户将其一承压管60的第一端部62与另一承压管60的第二端部63贴近放置，并使套管67套接在第一端部62的周侧，转动承压管60，使第一挡板64与第二挡板68转动、挤压，从而完成相邻两个承压管60之间的连接，达到快速连接的效果，通过设置的推块66，能在承压管60连接的过程中，通过弹力带动卡球在槽口65内进行移动，并在两个承压管60完成连接后，对卡球进行挤压，使卡球卡入限位孔70内，从而对套管67进行限位，减少两个承压管60之间连接松动的情况。

本实施例的第一挡板64与第二挡板68均为弧形，且端部设有斜面，相邻两个第一挡板64之间设有第一通过槽71，相邻两个第二挡板68之间设有第二通过槽72，第一通过槽71与第二挡板68相对应，第二通过槽72与第一挡板64相对应。通过设置的斜面，能便于第一挡板64与第二挡板68相互挤压，达到两个承压管60紧密贴合的效果，其中，承压管60的两端均装设有橡胶垫，进行密封作用，第一通过槽71和第二通过槽72分别用于第二挡板68和第一挡板64的通过。

本实施例的槽口65内壁上下两侧均开设有限位槽73，推块66的上下两侧均装设有滑块，滑块滑动配合在限位槽73内，且推块66的一侧设有倒角，推块66与限位槽73内壁之间装设有弹簧，卡球与限位孔70相对应。通过设置的限位槽73，能使推块66通过滑块沿限位槽73进行移动，减少推块66脱离限位槽73的情况。通过设置的倒角，能在推块66移动至限位槽73端部时，对卡球进行挤压，将卡球挤压至限位孔70内。

本实施例的槽口65内壁下侧开设有凹口75，凹口75内滑动配合有挡块76，挡块76的一侧装设有推杆77，推杆77与套环69相对应，挡块76与推块66相对应。通过设置的挡块76，能对推块66进行阻挡，在相邻两个承压管60进行连接时，通过套环69套接在第一端部62周侧，并对推杆77进行挤压，带动挡块76进行移动，解除挡块76对推块66的限位。

本实施例的限位孔70贯穿套管67，且套管67的外壁周侧装设有与限位孔70相对应的密封塞。通过设置的密封塞，能便于用户取出卡球，从而解除卡球对套管67的限位；

为了便于用户取出卡球，提出以下实施例：

可选的，限位孔70内壁周侧设有螺纹槽，密封塞为螺栓，螺栓与螺纹槽螺纹配合，便于用户转动螺栓，一方面便于取出卡球，另一方面，便于用户调节卡球的卡接位置；

可选的，密封塞为橡胶塞，便于用户快速密封或打开限位孔70。

上述实施例可以相互结合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

Claims (10)

1.大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，包括三轴加载系统、渗流系统、渗流密封系统、回压系统、数据采集分析系统、三轴加载室，所述渗流系统包括液体注入渗流系统和气体注入渗透系统；

所述三轴加载室(49)包括三轴加载室钢架(54)、装设在所述三轴加载室钢架(54)上的胶套(28)、装设在所述三轴加载室钢架(54)上的多个承压板(29)，所述承压板(29)上开设有连接孔(52)，所述渗流系统、所述回压系统均与所述连接孔(52)相连接。

2.如权利要求1所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，多个所述三轴加载室钢架(54)为正方体框架，且所述三轴加载室钢架(54)设有多个放置槽，承压板(29)与放置槽一一对应放置。

3.如权利要求1所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述三轴加载系统包括：与所述承压板(29)相连接的X轴伺服加载系统(1)、Y轴伺服加载系统(2)、Z轴伺服加载系统(3)，所述X轴伺服加载系统(1)、所述Y轴伺服加载系统(2)、所述Z轴伺服加载系统(3)上分别装设有第一传感器(4)、第二传感器(5)、第三传感器(6)，所述承压板(29)外侧装设有轴向加载油缸。

4.如权利要求1所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述渗流密封系统主要包括：第一储液容器(23)、与所述第一储液容器(23)相连接的围压跟踪泵(24)、与所述围压跟踪泵(24)相连接的第一开关阀(26)、与所述第一开关阀(26)相连接的第四传感器(27)，且所述第一开关阀(26)与所述胶套(28)相对应，所述围压跟踪泵(24)内设有围压跟踪泵泵内传感器(25)。

5.如权利要求1所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述回压系统主要包括：第二储液容器(32)、与所述第二储液容器(32)相连接的回压泵(33)、与所述回压泵(33)相连接的第二开关阀(35)、与所述第二开关阀(35)相连接的回压缓冲容器(36)、与所述回压缓冲容器(36)相连接的第五传感器(37)、与所述第五传感器(37)相连接的回压阀(38)，回压泵(33)内设有回压泵泵内传感器(34)，所述第五传感器(37)与承压板(29)相对应。

6.如权利要求1所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述数据采集系统主要包括：装设在所述承压板(29)内的多个超声波探头(44)、与多个所述超声波探头(44)相连接的一个超声发射接收器(45)、与所述超声发射接收器(45)相连接的无线路由器(46)、与所述无线路由器(46)无线连接的操作系统(47)、与所述无线路由器(46)无线连接的数据储存中心(48)。

7.如权利要求5所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述液体注入渗流系统包括：第三储液容器(18)、与所述第三储液容器(18)相连接的精密注入泵(19)、与所述精密注入泵(19)和所述回压阀(38)相连接的第一电磁阀(21)、与所述第一电磁阀(21)相连接的第六传感器(22)、与所述承压板(29)相连接的第三开关阀(41)、与所述回压阀(38)相连接的气液分离器(39)、装设在气液分离器(39)上的湿式流量计(40)、与所述气液分离器(39)相连接的电子天平(43)，精密注入泵(19)内设有精密注入泵泵内传感器(20)。

8.如权利要求1所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述气体注入系统包括：气瓶(7)、与所述气瓶(7)相连接的第四开关阀(8)、与所述第四开关阀(8)相连接的气体压缩泵(11)、与所述气体压缩泵(11)相连接的第二电磁阀(9)、与所述气体压缩泵(11)相连接的第五开关阀(12)、与所述第五开关阀(12)相连接的缓冲容器(13)、与所述缓冲容器(13)相连接的第六开关阀(14)、与所述第六开关阀(14)相连接的第七传感器(15)、与所述承压板(29)相连接的第三电磁阀(17)、与所述第三电磁阀(17)相连接的调压阀(16)。

9.如权利要求1-8任意一项所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，所述渗流系统的实验方法包括如下步骤：

S1，使用大尺寸模具按规定配比制作渗流试件，待其凝固后用脱模工具脱模后，用环氧树脂胶对边棱有破损的地方进行修补，确保渗流密封系统能对试件进行有效密封；

S2，将试件放入三轴加载室立方体腔体中，将开放移动面用高强度螺栓(31)固定在三轴加载室上，形成外部密封的整体。设定三轴轴压，使其达到所模拟的轴压；

S3，将第一储液容器(23)中加满水，打开第一开关阀(26)，设定好围压压力，启动围压跟踪泵(24)往胶套(28)中注水，待达到预设压力，关停围压跟踪泵(24)，关闭第一开关阀(26)；

S4，打开渗流系统第三电磁阀(17)或第一电磁阀，数据采集分析系统；打开回压系统，打开第三开关阀(41)，将腔体与大气相连；

S5，分别利用渗流系统中的气体注入系统和液体注入系统进行煤岩的渗流实验；

S6，待实验结束后，关闭渗流系统、回压系统、三轴加载系统，确定数据保存的情况下，关闭数据采集分析系统；

S7，将胶套(28)内的带压水排出后，卸下开放移动面的高强度螺栓(31)，将试件卸出。

10.如权利要求9所述的大尺寸真三轴煤岩体多场渗流耦合系统实验装置，其特征在于，当进行气体渗流试验时，首先观察气瓶(7)中的气体，压力是否达到设定压力，未达到需进行通电补压操作。

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