CN117571494A - 一种三轴补偿压力实验装置、测试系统以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及样品的测试设备技术领域，并提供一种三轴补偿压力实验装置、测试系统以及测试方法，该三轴补偿压力实验装置包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳、三轴压力总成和加热装置，所述容器外壳在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构，环形凹槽结构的中心轴与容器主体的中心轴重合，容器外壳内部设有主腔体，三轴压力总成安装于主腔体内，三轴压力总成的内部设有用于安装样品的样品仓，环形凹槽结构环绕于样品仓设置，加热装置套设于环形凹槽结构处且与容器外壳连接；本发明在保证容器主体满足一定耐高压安全性的基础上，位于环形凹槽结构处的加热装置能够更快更集中地将产生的热量传递至样品仓内，以提升加热装置对样品仓的加热效率。

Description

一种三轴补偿压力实验装置、测试系统以及测试方法

技术领域

本发明涉及样品的测试设备技术领域，具体而言，涉及一种三轴补偿压力实验装置、测试系统以及测试方法。

背景技术

目前，相关技术的三轴压力实验装置主要用于对处于高温环境下的样品例如地质样品在空间三个坐标方向施加压力以进行三轴实验，以测定样品的力学数据。

其中，现有的三轴压力实验装置主要包括容器主体，容器主体包括容器外壳、三轴压力总成和加热装置，在三轴压力总成内设有用于安放样品的安装位，三轴压力总成设置于容器外壳内，而加热装置套设于直筒形状的容器外壳的外侧，用于对容器外壳进行加热，以将热量经容器外壳传递至样品内部；在设计三轴压力实验装置时，随着容器主体的压力的提高，需要相应增加容器外壳的壁厚，但是容器外壳的壁厚的增加会显著降低加热装置对容器外壳的加热效率，换言之，由于容器主体的压力上限与温度存在此消彼长的相互竞争关系，从而无法满足当前对超高温、高压的实验需求。

发明内容

本发明解决的问题是如何使容器主体在满足一定耐高压安全性的基础上，提高对容器主体中样品的加热效率。

为解决上述问题，本发明提供一种三轴补偿压力实验装置，应用于测试系统，包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳、三轴压力总成和加热装置，所述容器外壳在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构，所述环形凹槽结构的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，所述容器外壳内部设有主腔体，所述三轴压力总成安装于所述主腔体内，所述三轴压力总成的内部设有用于安装样品的样品仓，所述环形凹槽结构环绕于所述样品仓设置，所述加热装置套设于所述环形凹槽结构处且与所述容器外壳连接。

可选地，所述加热装置包括呈环形排列的多个加热罩，且多个所述加热罩用于合围以包裹于所述环形凹槽结构处；所述加热罩包括罩本体和两个连接部，两个所述连接部分别设置于所述罩本体沿所述容器主体的中心轴方向的两端，且所述连接部用于与所述容器外壳临近所述环形凹槽结构的部位连接。

可选地，三轴补偿压力实验装置还包括防护罩，所述防护罩套设于所述容器外壳的至少部分外，用于对所述加热装置进行保温及安全防护。

可选地，所述三轴压力总成包括设置于所述主腔体内且沿所述容器主体的轴向依次排列设置的轴压杆结构、第一隔热件、第一样品堵头、第二样品堵头、第二隔热件和第一容器堵头，所述第一样品堵头与所述第二样品堵头之间形成所述样品仓；

所述第一容器堵头用于连接所述测试系统的压机的平台，所述轴压杆结构远离所述第一隔热件的一端连接所述压机的伸缩杆。

可选地，所述三轴压力总成还包括第二容器堵头和限位套，所述主腔体包括沿所述容器主体的轴向分布且依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二容器堵头和所述第一容器堵头分别对应设置于所述第一腔体和所述第三腔体内，所述第一样品堵头和所述第二样品堵头均设置于所述第二腔体内；

所述轴压杆结构包括同轴设置的轴压杆主体和环形凸起，所述环形凸起套设于所述轴压杆主体的周向外壁，所述第二容器堵头的内部设有沿所述轴压杆主体的轴向方向依次连通的第四腔体和第五腔体，所述环形凸起处于所述第四腔体内，所述限位套套设于所述轴压杆主体上且处于所述第五腔体内。

可选地，所述三轴压力总成还包括样品护套，所述样品护套套设于所述第一样品堵头与所述第二样品堵头的至少部分以及所述样品；所述第二容器堵头上设有围压入口、轴压补偿流道和围压流道，所述围压入口用于连通围压系统，所述轴压补偿流道和所述围压流道分别连通所述围压入口，所述环形凸起的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，所述轴压补偿流道与所述轴压补偿仓连通，用于补偿所述压机轴向加载时，所述轴压杆结构进出所述主腔体造成的围压波动，所述第二腔体与所述围压流道连通，以将所述围压系统提供且经过所述围压流道的围压流体导向至所述样品护套。

可选地，所述三轴压力总成还包括多个连接件，所述第一样品堵头和所述第二样品堵头的相对位置处均设置间隔排列的多个连接孔，所述连接件依次穿过所述第一样品堵头和所述第二样品堵头上的所述连接孔、所述第二隔热件并连接所述第一容器堵头。

可选地，所述三轴压力总成还包括流体进入管线和流体排出管线，所述第一容器堵头上设有流体进入流道和流体排出流道，所述第二样品堵头的周向边缘处开设有间隔排列的多个安装槽，所述第一样品堵头上还设有相互连通的进液口和第一导流流道，所述流体进入管线的一端连通孔隙压力系统，所述流体进入管线的另一端依次穿设于所述流体进入管线、所述第二隔热件、一所述安装槽以连通所述进液口，所述第一导流流道用于将所述孔隙压力系统提供且经所述流体进入管线通过所述进液口进入的孔隙流体均匀地导流至所述样品的表面，所述第二样品堵头上还设有相互连通的第二导流流道和回液口，所述第二导流流道处于所述样品的下方，所述流体排出管线的一端连通所述回液口，所述流体排出管线的另一端依次穿设于所述第二隔热件和所述流体排出流道。

可选地，所述流体进入管线处于所述第二样品堵头与所述进液口之间的部位缠绕于所述样品外。

可选地，所述第一容器堵头在临近所述第二隔热件的部位处与所述容器外壳之间安装第一密封圈，所述第一容器堵头的内部设有用于对所述第一密封圈进行冷却降温的第一水冷仓，所述第一容器堵头的内部还设有与所述第一水冷仓连通的第一进液降温流道和第一出液降温流道。

与现有技术相比，本发明通过在容器外壳的自身轴向两端之间处开设环形凹槽结构，且加热装置套设于环形凹槽结构处并与容器外壳连接，从而使得环形凹槽结构成为加热装置对容器外壳的加热段；由于所述环形凹槽结构的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，且环形凹槽结构环绕于样品仓设置，且环形凹槽结构处的容器外壳直径小，壁体薄，加热装置距离样品仓更近，从而使得环形凹槽结构可以将加热装置产生的热量更加均匀地传递至样品仓。

其中，环形凹槽结构的直径小于容器外壳的其他部位，换言之，容器外壳在环形凹槽结构处具有较小的直径和较薄的容器周向侧壁，从而使得在保证容器主体满足一定耐高压安全性的基础上，位于环形凹槽结构处的加热装置能够更快更集中地将产生的热量传递至样品仓内，以提升加热装置对样品仓的加热效率，以相应提高样品周围环境温度，进而使得容器主体能够满足当前超高温和高压的实验需求。

另外，由于三轴压力总成安装于容器外壳内部的主腔体内，且在三轴压力总成的内部设置样品仓，样品仓内安装样品，从而可通过三轴压力总成对样品仓内的样品进行三轴实验。

本发明还提供一种测试系统，包括压机、围压系统、孔隙压力系统以及如上所述的三轴补偿压力实验装置，还包括旋转装置，所述旋转装置包括支撑架、转轴和安装架，所述三轴补偿压力实验装置的容器主体可拆卸安装于所述安装架上，所述安装架通过所述转轴安装于所述支撑架上，所述安装架用于带动所述容器主体绕所述转轴旋转。

由于，测试系统包括三轴补偿压力实验装置，故测试系统至少具有三轴补偿压力实验装置的全部技术效果，在此不再赘述。

本发明还提供一种测试方法，基于如上所述的测试系统，包括如下步骤：

将容器主体安装于旋转装置上，将样品以及所述容器主体的三轴压力总成组装于所述容器主体的容器外壳内，并通过所述旋转装置将所述容器主体旋转180度，以使所述容器主体的轴压补偿仓和轴压杆结构处于样品的上方；

将旋转后的所述容器主体安装于压机上，并通过所述压机对所述容器主体的三轴压力总成施加轴向压力，以进行轴压实验，并实时采集第一轴压数据；

控制围压系统向所述容器主体的第二腔体和轴压补偿仓内充入围压流体，以使样品在轴向上受到的轴压与在周向受到的围压相同，以使所述容器主体处于静压状态；

控制加热装置工作，以对样品进行加热，待样品温度接近平衡或平衡时，采集所述样品的温度；控制孔隙压力系统向样品输入孔隙流体，多次增加所述围压流体的流量，对所述容器主体的三轴压力总成多次施加轴向压力，采集记录样品的力学数据；其中，力学数据包括所述样品在每次增加所述孔隙流体的流量、所述围压流体的流量以及轴向压力时，所述样品所对应的当前孔隙压力数据、当前围压数据和当前轴压数据；

保存所述力学数据，卸载所述孔隙压力、所述围压流体和所述轴向压力，通过所述旋转装置将所述容器主体旋转180度，以使所述样品处于所述轴压补偿仓和所述轴压杆结构的上方，取出样品。

由此，由于测试方法基于测试系统，故测试方法至少具有测试系统的全部技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中三轴补偿压力实验装置的结构示意图之一；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为图1中B处的放大结构示意图；

图4为图1中C处的放大结构示意图；

图5为本发明实施例中第一样品堵头的结构示意图；

图6为本发明实施例中第二样品堵头的结构示意图之一；

图7为本发明实施例中第二样品堵头的结构示意图之二；

图8为本发明实施例中测试系统的结构示意图；

图9为本发明实施例中三轴补偿压力实验装置的结构示意图之二；

图10为本发明实施例中旋转装置与容器主体的爆炸结构示意图；

图11为本发明实施例中旋转装置与容器主体的安装结构示意图。

附图标记说明：

1-防护罩；2-容器外壳；21-外壳主体；211-环形凹槽结构；22-端盖；3-三轴压力总成；301-流体进入管线；302-流体排出管线；31-样品护套；32-轴压杆结构；321-轴压杆主体；322-环形凸起；33-第一隔热件；34-第一样品堵头；341-连接孔；342-进液口；343-第一导流流道；344-第一密封凹槽；35-第二样品堵头；351-安装槽；352-第二导流流道；353-回液口；354-第二密封凹槽；36-第二隔热件；37-第一容器堵头；371-流体进入流道；372-流体排出流道；373-第一水冷仓；374-第一进液降温流道；375-第一出液降温流道；38-第二容器堵头；381-围压入口；382-轴压补偿流道；383-围压流道；384-第二水冷仓；385-连通流道；39-限位套；4-加热装置；41-罩本体；42-连接部；5-样品；6-压机；7-旋转装置；71-支撑架；72-转轴；73-安装架；8-围压系统；9-孔隙压力系统；91-柱塞泵；92-孔隙流体容器；93-压力传感器；94-真空泵。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本文提供的坐标系XZ中，X轴正向代表的右方，X轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明的实施例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；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。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

为解决上述技术问题，结合图1所示，本发明实施例提供一种三轴补偿压力实验装置，应用于测试系统，包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳2、三轴压力总成3和加热装置4，所述容器外壳2在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构211，所述环形凹槽结构211的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，所述容器外壳2内部设有主腔体，所述三轴压力总成3安装于所述主腔体内，所述三轴压力总成3的内部设有用于安装样品5的样品仓，所述环形凹槽结构211环绕于所述样品仓设置，所述加热装置4套设于所述环形凹槽结构211处且与所述容器外壳2连接。

需要说明的是，容器外壳2在环形凹槽结构211处的直径小于容器外壳2其他部位的直径，从而使得环形凹槽结构211将加热装置4提供的热量更快的传递至样品仓处，以相应地提高加热装置4对容器主体的加热效率，相应地使得样品仓内的样品5的温度能够在最短时间内达到实验所需要的温度。其中，容器主体的中心轴与图1中坐标系的Z轴方向平行。

本发明通过在容器外壳2的自身轴向两端之间处开设环形凹槽结构211，且加热装置4套设于环形凹槽结构211处并与容器外壳2连接，从而使得环形凹槽结构211成为加热装置4对容器外壳2的加热段；由于所述环形凹槽结构211的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，且环形凹槽结构211环绕于样品仓设置，且环形凹槽结构211处的容器外壳直径小，壁体薄，加热装置4距离样品仓更近，从而使得环形凹槽结构211可以将加热装置4产生的热量更加均匀地传递至样品仓。

其中，环形凹槽结构211的直径小于容器外壳2的其他部位，换言之，容器外壳2在环形凹槽结构211处具有较小的直径和较薄的容器周向侧壁，从而使得在保证容器主体满足一定耐高压安全性的基础上，位于环形凹槽结构211处的加热装置4能够更快更集中地将产生的热量传递至样品仓内，以提升加热装置4对样品仓的加热效率，以相应提高样品5周围环境温度，进而使得容器主体能够满足当前超高温和高压的实验需求。其中，该容器主体实现耐高温高压特性，可满足断层/储层岩石深部原位高温高压实验条件。

另外，由于三轴压力总成3安装于容器外壳2内部的主腔体内，且在三轴压力总成3的内部设置样品仓，样品仓内安装样品5，从而可通过三轴压力总成3对样品仓内的样品5进行三轴实验。

在本发明的一个实施例中，结合图1和图2所示，所述加热装置4包括呈环形排列的多个加热罩，且多个所述加热罩用于合围以包裹于所述容器外壳2的环形凹槽结构211处；所述加热罩包括罩本体41和两个连接部42，两个所述连接部42分别设置于所述罩本体41沿所述容器主体的中心轴方向的两端，且所述连接部42用于与所述容器外壳2临近所述环形凹槽结构211的部位连接。

需要说明的是，由于容器主体中容器外壳2的整体成中间设有环形凹槽结构211的圆柱体结构，故容器主体的竖向剖面呈“工”字型，而加热装置4包括呈环形排列的多个加热罩，当环形排列的多个加热罩合围包裹于容器外壳2的部分结构即环形凹槽结构211区域处，从而通过环形排列的多个加热罩可以将产生的热量从周向均匀地发散，并通过容器外壳2在环形凹槽结构211处传递至样品仓内，进而通过呈环形排列的多个加热罩，有效提高对样品5的加热效率和加热效果。

具体地，多个加热罩中相邻两个加热罩转动连接，从而为加热装置4拆装于容器外壳2提供便利。其中，当加热罩的数量为两个时，两个加热罩一端转动连接，两个加热罩的另一端可通过卡扣的方式进行连接固定；当然，加热罩的数量并不局限于两个，还可以为三个、四个等，在此不做具体限定。

当加热罩在组装于容器外壳2的环形凹槽结构211处时，罩本体41与环形凹槽结构211位置对应，可通过设置在罩本体41的轴向两端的两个连接部42分别连接容器外壳2靠近环形凹槽结构211的部位处，从而不仅实现加热罩与容器外壳2的组装，而且两个连接部42还可以起到罩本体41对环形凹槽结构211加热过程中的密封保温效果，以防止加热过程中产生热量损失的问题，以进一步提高对环形凹槽结构211的加热效果和加热效率。其中，容器主体的中心轴方向的两端是指容器主体在图1中Z轴方向上的顶端和底端。

具体地，罩本体41可包括保温层和加热丝，其中，保温层可为圆筒结构，而加热丝内嵌于保温层内，保温层可以为陶瓷纤维材料制成。另外，罩本体41和两个连接部42可为一体成型结构，从而有效提高加热罩的机械强度，以及密封保温效果。

另外，容器外壳2可采用合金钢材料例如Inconel 625合金钢制成，由于该材料的特性是在高温下依然能保持较好的机械性能，高温下，其耐压强度等机械性能下降不是很明显，满足容器主体加温条件下耐高压性能的需求，可保证耐高压的同时尽量减小容器外壳2的壁厚以提高加热能力。

在本发明的一个实施例中，结合图1所示，三轴补偿压力实验装置还包括防护罩1，所述防护罩1套设于所述容器外壳2的至少部分外，用于对所述加热装置4进行保温及安全防护。

需要说明的是，通过将防护罩1套设于容器外壳2的至少部分外，从而当加热装置4将自身产生的热量经环形凹槽结构211传递至样品仓时，防护罩1可以有效减少容器外壳2与外部环境的热传递，换言之，减少热量损失，不仅起到对加热装置4的保温作用，还可以起到安全防护作用，以防止加热装置4的高温烫伤工作人员。

其中，防护罩1套设于所述容器外壳2的至少部分外，可以理解为，防护罩1套设于整个容器外壳2的外部，或者防护罩1只套设于加热装置4的外部，或者，防护罩1不仅套设于加热装置4的外部，也延伸至环形凹槽结构211的相邻区域处。

在本发明的一个实施例中，结合图1至图4所示，所述三轴压力总成3包括设置于所述主腔体内且沿所述容器主体的轴向依次排列设置的轴压杆结构32、第一隔热件33、第一样品堵头34、第二样品堵头35、第二隔热件36和第一容器堵头37，所述第一样品堵头34与所述第二样品堵头35之间形成所述样品仓；

所述第一容器堵头37用于连接所述测试系统的压机6的平台，所述轴压杆结构32远离所述第一隔热件33的一端连接所述压机6的伸缩杆。

需要说明的是，在将样品5安装于第一样品堵头34和第二样品堵头35之间的样品仓内，且三轴压力总成3的零部件组装完成之后，再进行轴压实验，例如将整个容器主体进行移动至压机6的位置处，随后使三轴压力总成3中的第一容器堵头37置于压机6中最低位置的平台上，使轴压杆结构32与压机6的伸缩杆位置上下对应，随后伸缩杆向下伸长，以将向下的压力依次经轴压杆结构32、第一隔热件33和第一样品堵头34传递至样品5上，而由于样品5下方的第一容器堵头37由压机6的平台进行支撑，从而实现对样品5的三轴实验中的轴压测试。压机6可采用单轴压机。

其中，测试系统还包括轴压检测组件，轴压检测组件包括位移传感器和探测器，其中，位移传感器可安装于轴压杆结构32远离第一隔热件33的一端即顶端处，而探测器可安装于压机6的固定框体上，故通过探测器与位移传感器的相互配合，以准确检测轴压杆结构32下降的位移量，以作为三轴压力总成3的三轴实验中的其中一个轴压测试数据。

另外，第一隔热件33和第二隔热件36均可为钛合金垫块，而第一隔热件33可以减少位于其下方的样品5温度向上传递，以减少样品5温度对容器外壳2的上部与三轴压力总成3之间密封性的影响；而第二隔热件36可以减少位于其上方的样品5温度向下传递，以减少样品5温度对容器外壳2的下部与三轴压力总成3之间密封性的影响；第一样品堵头34和第二样品堵头35相互配合，用于对样品5进行定位固定。

在本发明的一个实施例中，结合图2至图4所示，所述三轴压力总成3还包括第二容器堵头38和限位套39，所述主腔体包括沿所述容器主体的轴向分布且依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二容器堵头38和所述第一容器堵头37分别对应设置于所述第一腔体和所述第三腔体内，所述第一样品堵头34和所述第二样品堵头35均设置于所述第二腔体内；

所述轴压杆结构32包括同轴设置的轴压杆主体321和环形凸起322，所述环形凸起322套设于所述轴压杆主体321的周向外壁，所述第二容器堵头38的内部设有沿所述轴压杆主体321的轴向方向依次连通的第四腔体和第五腔体，所述环形凸起322处于所述第四腔体内，所述限位套39套设于所述轴压杆主体321上且处于所述第五腔体内。

需要说明的是，主腔体的内部大致可分为三个腔体，且三个腔体沿容器主体的轴向从上至下分别定义为第一腔体、第二腔体和第三腔体，其中，第二容器堵头38可安装于第一腔体内，第一容器堵头37安装于第三腔体内，而第一隔热件33、第一样品堵头34、样品5、第二样品堵头35和第二隔热件36均安装于第二腔体内，且第二腔体与环形凹槽结构211的位置相对应，换言之，环形凹槽结构211可环绕包裹于第二腔体，从而环形凹槽结构211用于加热装置产生的热量更快、更均匀地传递至第二腔体内第一样品堵头34和第二样品堵头35之间的样品仓内，换言之，第一容器堵头37和第二容器堵头38分别设置在容器外壳2上下两端的突出部位，以远离处于中部的环形凹槽结构211的加热段，以减少环形凹槽结构211处的热量对第一容器堵头37和第二容器堵头38分别与容器外壳2之间密封性的影响。

具体地，第一腔体和第三腔体分别处于第二腔体的轴向两端，且用于分别安装第二容器堵头38和第一容器堵头37，故第二容器堵头38至少具有密封第一腔体与第二腔体之间的连接处的作用，第一容器堵头37至少具有密封第二腔体与第三腔体之间的连接处的作用，且第一隔热件33用于减少第一样品堵头34的热量向上传导至第二容器堵头38处，以降低对第二容器堵头38与容器外壳之间的密封影响，而第二隔热件36用于减少第二样品堵头35的热量向下传导至第一容器堵头37处，以降低对第一容器堵头37与容器外壳之间的密封影响，进而可以提高围压系统8和孔隙压力系统9对样品的围压测试和孔隙压力测试的准确度。

轴压杆主体321为圆柱体结构，环形凸起322与轴压杆主体321同轴设置，环形凸起322套设于轴压杆主体321外，而第二容器堵头38的内部设置两个连通的腔体，该两个连通的腔体沿容器主体的轴向从上至下分布且分别定义为第四腔体和第五腔体，当轴压杆结构32穿设于第二容器堵头38时，环形凸起322处于第四腔体内，而设置于第五腔体内的限位套39套设于轴压杆主体321上，故限位套39处于环形凸起322的下方，当轴压杆结构32在外部压机6的作用下向下运动时，限位套39可起到环形凸起322的下限位作用，以防止轴压杆结构32向下运动超程。

其中，结合图3所示，限位套39可为圆筒结构，以便于套设于轴压杆主体321外，在限位套39又嵌设于第二容器堵头38的第五腔体内，故限位套39的内壁与轴压杆主体321之间、限位套39的外壁与第二容器堵头38的第五腔体内壁之间增设密封圈，以起到限位套39与轴压杆主体321和第五腔体之间的密封作用；同时，在环形凸起322与第二容器堵头38的第四腔体的内壁之间、轴压杆主体321与第二容器堵头38的内壁之间处均设置密封圈，以起到轴压杆结构32与第二容器堵头38之间的密封作用；另外，在第二容器堵头38与容器外壳2之间处增设密封圈，以起到第二容器堵头38与容器外壳2之间的密封作用，而上述提到的密封圈见图3中的实心球体结构。

在本发明的一个实施例中，结合图2和图3所示，所述三轴压力总成3还包括样品护套31，所述样品护套31套设于所述第一样品堵头34与所述第二样品堵头35的至少部分以及所述样品5；所述第二容器堵头38上设有围压入口381、轴压补偿流道382和围压流道383，所述围压入口381用于连通围压系统8，所述轴压补偿流道382和所述围压流道383分别连通所述围压入口381，所述环形凸起322的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，所述轴压补偿流道382与所述轴压补偿仓连通，用于补偿所述压机6轴向加载时，所述轴压杆结构32进出所述主腔体造成的围压波动，所述第二腔体与所述围压流道383连通，以将所述围压系统8提供且经过所述围压流道383的围压流体导向至所述样品护套31。

需要说明的是，通过将样品护套31套设于所述第一样品堵头34与所述第二样品堵头35的至少部分以及所述样品5，此时样品护套31不仅可以对样品5起到定位作用，而且还可以有效防止围压流体沿着第一样品堵头34进入样品5内，从而对后续对样品5的孔隙压力测试产生干扰。其中，该样品护套31可采用软金属材料制成，从而不仅具有耐高温的特性，以满足样品5在高温条件下的三轴实验需求，而且还可以防止围压流体进入样品5内部。

通常情况下，围压系统8对样品5进行围压测试时，压机6通过轴压杆结构32对样品5加载轴压，以使得轴压杆结构32在进出容器主体的第二容器堵头38时，很可能会造成对样品5的围压波动，进而影响对样品5围压测试的准确度；故通过在第二容器堵头38上设置围压入口381、轴压补偿流道382和围压流道383，且轴压补偿流道382与环形凸起322与第二容器堵头38之间的轴压补偿仓连通，以使得在进行围压测试时，例如围压系统8输出围压流体进入围压入口381后，进行分流，一部分经轴压补偿流道382进入轴压补偿仓，另一部分经围压流道383进入第二腔体内，随后从第一样品堵头34与容器外壳2的内壁之间的缝隙向下流动，直至流动至样品护套31处，此时样品护套31与容器外壳2之间可作为围压腔体，该围压腔体内的围压流体通过样品护套31以对样品5施加围压，从而实现对样品5的围压测试。

其中，所述环形凸起322的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，由于轴压补偿流道382与轴压补偿仓连通，而轴压补偿仓同样也与围压流道383连通，以使得样品5在轴向上也受到与围压一致的压力，使得整个容器主体处于静压状态，随后，根据实验需求加载轴向压力模拟不同变形条件，此时轴压补偿仓的存在可弥补轴压杆结构32进出容器外壳2内导致的围压波动。

在本发明的一个实施例中，结合图5和图6所示，所述三轴压力总成3还包括多个连接件，所述第一样品堵头34和所述第二样品堵头35的相对位置处均设置间隔排列的多个连接孔341，所述连接件依次穿过所述第一样品堵头34和所述第二样品堵头35上的所述连接孔341、所述第二隔热件36并连接所述第一容器堵头37。

需要说明的是，当样品5安装于样品仓内之后，可通过多个连接件分别对应穿设于多个连接孔341，例如每个连接件可包括螺栓件和两个紧固螺母，各螺栓件穿设于第一样品堵头34和第二样品堵头35上开设的各连接孔341，且螺栓件底端连接第一容器堵头37，而两个紧固螺母均套设于螺栓件上，且分别处于第一样品堵头34和第二样品堵头35的上方处，从而通过多个连接件不仅将第一样品堵头34、样品5、第二样品堵头35和第一容器堵头37固定的更加稳固，而且两个紧固螺母并不影响在加压时样品5发生轴向压缩变形。

在本发明的一个实施例中，结合图2、图4、图5至图8所示，所述三轴压力总成3还包括流体进入管线301和流体排出管线302，所述第一容器堵头37上设有流体进入流道371和流体排出流道372，所述第二样品堵头35的周向边缘处开设有间隔排列的多个安装槽351，所述第一样品堵头34上还设有相互连通的进液口342和第一导流流道343，所述流体进入管线301的一端连通孔隙压力系统9，所述流体进入管线301的另一端依次穿设于所述流体进入管线301、所述第二隔热件36、一所述安装槽351以连通所述进液口342，所述第一导流流道343用于将所述孔隙压力系统9提供且经所述流体进入管线301通过所述进液口342进入的孔隙流体均匀地导流至所述样品5的表面，所述第二样品堵头35上还设有相互连通的第二导流流道352和回液口353，所述第二导流流道352处于所述样品5的下方，所述流体排出管线302的一端连通所述回液口353，所述流体排出管线302的另一端依次穿设于所述第二隔热件36和所述流体排出流道372。

需要说明的是，在第二隔热件36的周向与所述安装槽351对应的位置处设有定位槽，以便于流体进入管线301和流体排出管线302以及热电偶穿过；通过在第一容器堵头37上开设流体进入流道371和流体排出流道372，从而有利于流体进入管线301和流体排出管线302分别对应穿过流体进入流道371和流体排出流道372，且从第一容器堵头37的底端穿出以连接孔隙压力系统9，从而使得孔隙流体在流体进入管线301和流体排出管线302与孔隙压力系统9形成的闭合回路中进行流动。

第二样品堵头35上可开设多个安装槽351，该安装槽351的数量可以为三个以上，例如其中两个安装槽351用于流体进入管线301和流体排出管线302分别穿过，而第三个安装槽351用于热电偶穿过，其中，热电偶通过线缆与容器主体外部的温控装置电连接，热电偶从安装槽351向上穿过后处于样品仓内，用于实时测量样品仓内的温度，该样品仓的温度可反馈出样品5的温度，而通过温控装置接收到热电偶采集到的样品5温度，来控制加热装置4的工作与停止，或者加热丝的工作数量，以相应控制加热装置4的加热功率。

其中，安装槽351在第二样品堵头35上的分布位置可见图6和图7所示，该安装槽351可以为开口结构。当在对样品5进行孔隙压力测试时，可通过孔隙压力系统9输出孔隙流体，随后孔隙流体沿流体进入管线301依次经流体进入流道371、穿过第二样品堵头35的安装槽351后，继续向上流动，从第一样品堵头34的进液口342进入第一导流流道343，随后第一导流流道343将孔隙流体均匀地导向至样品5的上端面，并在样品5内部进行渗透，由于第二样品堵头35的顶端设有第二导流流道352，从而使得样品5内的孔隙流体能够全部流出再进入第二导流流道352内，并从回液口353经流体排出管线302排出，从而实现对样品5的孔隙压力测试；其中，第一导流流道343可设置于第一样品堵头34的底端，且第一导流流道343可包括多个同轴心设置但直径不同的第一流道(见图5所示)，从而使得第一导流流道343可以将从进液口342进入的孔隙流体均匀地导流至样品5的上端面，从而提高对样品5的孔隙压力测试效果；同理，第二导流流道352可设置于第二样品堵头35的顶端，且第二导流流道352可包括多个同轴心设置但直径不同的第二流道(见图6和图7所示)，从而可以将样品5内向下渗透流动的孔隙流体全部接收导流经回液口353进入流体排出管线302内，以避免样品5下端出来的孔隙流体产生泄露，进而提高孔隙流体的排出效果，以相应提高对样品的孔隙压力测试效果。

另外，三轴压力总成3还包括第三密封圈和第四密封圈，第一样品堵头34的周向侧壁上还开设有第一密封凹槽344(图5所示)，第三密封圈安装于第一密封凹槽344内，第二样品堵头35的周向侧壁上还开设有第二密封凹槽354(图6和图7所示)，第四密封圈安装于第二密封凹槽354内，而当样品护套31套设于第一样品堵头34、第二样品堵头35的至少部分和样品5外时，第三密封圈和第四密封圈可以分别起到第一样品堵头34和第二样品堵头35与样品护套31之间的密封作用，以有效防止样品5内的孔隙流体泄露。

三轴压力总成3还包括第一密封接头和第二密封接头(图中未示出)，第一密封接头设置于进液口342处，用于流体进入管线301与进液口342之间的密封连通，第二密封接头设置于回液口353处，用于流体排出管线302与回液口353之间的密封连通。

三轴压力总成3还包括第三密封接头和第四密封接头(图中未示出)，流体进入管线301和流体排出管线302在穿过流体进入流道371和流体排出流道372的底端部位处分别安装第三密封接头和第四密封接头，不仅实现流体进入管线301和流体排出管线302与第一容器堵头37的密封作用，而且还起到对流体进入管线301和流体排出管线302的固定作用。

在本发明的一个实施例中，所述流体进入管线301处于所述第二样品堵头35与所述进液口342之间的部位缠绕于所述样品5外。

需要说明的是，流体进入管线301处于第二样品堵头35的上部与第一样品堵头34的进液口342之间的部位缠绕于样品5(样品护套31)外，换言之，流体进入管线301在从第二样品堵头35的安装槽351向上穿过后以螺旋的方式缠绕于样品5外，随后再与进液口342密封连通，从而使得流体进入管线301具有足够的长度，不仅能够适用于不同高度的样品5的三轴实验，而且还能够适用于样品5的轴向压缩变形动作。

在本发明的一个实施例中，结合图1和图4所示，所述第一容器堵头37在临近所述第二隔热件36的部位处与所述容器外壳2之间安装第一密封圈，所述第一容器堵头37的内部设有用于对所述第一密封圈进行冷却降温的第一水冷仓373，所述第一容器堵头37的内部还设有与所述第一水冷仓373连通的第一进液降温流道374和第一出液降温流道375。

需要说明的是，第一密封圈用于密封第一容器堵头37与容器外壳2之间的连接处，以防止围压流体从两者的连接处泄露；第一进液降温流道374和第一出液降温流道375用于通过管路连通外部的水冷装置，当容器主体在进行三轴实验时，可通过水冷装置输出冷水，经第一进液降温流道374进入第一水冷仓373内，以通过对第一容器堵头37进行冷却降温，从而有效降低第一密封圈的温度，以防止第一密封圈受样品5的高温而产生密封失效的问题；其中，水冷装置可采用现有技术中的冷水机，只要能够提供冷水，以对第一容器堵头37进行降温的水冷装置均适用于本技术方案，在此不做具体限定。

另外，在第二容器堵头38上同样设有第二水冷仓384(见图3所示)、第二进液降温流道和第二出液降温流道(图中未示出)，第二容器堵头38在临近所述第一隔热件33的部位处与所述容器外壳2之间安装第二密封圈，第二水冷仓384用于对所述第二密封圈进行冷却降温，当容器主体在进行三轴实验时，可通过水冷装置输出冷水，经第二进液降温流道进入第二水冷仓384内，以通过对第二容器堵头38进行冷却降温，从而有效降低第二密封圈的温度，以防止第二密封圈受样品5的高温而产生密封失效的问题。

通常情况下，环形凸起322的底端与限位套39的顶端之间的腔体是密闭空间，压机在加载轴压时，轴压杆结构32向下运动，会压缩该密闭空间，从而使得密闭空间内的空气产生压力阻止轴压杆结构32向下运动，从而影响轴压杆结构32的轴压实验过程。

故，结合图3所示，第二容器堵头38的内部还设有连通流道385，环形凸起322的底端与限位套39的顶端之间处可围成泄压腔体，其中，轴压补偿仓、环形凸起322所占据的腔体以及泄压腔体共同构成第四腔体，第二水冷仓384通过连通流道385连通与泄压腔体连通，用于使得第二水冷仓384与泄压腔体内的气压平衡。

在进行轴压实验时，轴压杆结构32向下运动，轴压补偿仓的体积变大，由于第四腔体的总空间体积是固定的，从而导致环形凸起322的底端与限位套的顶端之间处的泄压腔体的体积变小，以使泄压腔体内的气体可通过连通流道385进入第二水冷仓384内，由于第二水冷仓384内的冷水是流动状态，冷水压力较小，不会对泄压腔体进入第二水冷仓384内的气体产生阻碍，从而防止泄压腔体内的气体阻碍轴压杆结构32的向下运动，以保证轴压杆结构32顺利实现对样品5的轴压实验作业。

另外，结合图9所示，容器外壳2包括外壳主体21和两个端盖22，两个端盖22分别安装于所述外壳主体21沿所述容器主体的两端，所述端盖22与所述外壳主体21螺纹连接或者通过其他紧固件连接。

结合图8所示，本发明另一实施例提供一种测试系统，包括压机6、围压系统8、孔隙压力系统9以及如上所述的三轴补偿压力实验装置，还包括旋转装置7，所述旋转装置7包括支撑架71、转轴72和安装架73，所述三轴补偿压力实验装置的容器主体可拆卸安装于所述安装架73上，所述安装架73通过所述转轴72安装于所述支撑架71上，所述安装架73用于带动所述容器主体绕所述转轴72旋转。

需要说明的是，旋转装置7用于代替人工，以更加轻便地将容器主体旋转180度，具体地，通过将三轴补偿压力实验装置的容器主体可拆卸安装于所述安装架73上，且所述安装架73通过所述转轴72安装于所述支撑架71上，从而可以采用人工的方式将如图9中的容器主体旋转180度后，使得轴压杆结构32和第一容器堵头37的轴压补偿仓处于样品5的上方(见图8所示)，随后再将三轴补偿压力实验装置安装于压机6上，并将三轴补偿压力实验装置上的相关部件分别与围压系统8、孔隙压力系统9连通，以为样品5的三轴实验作为前期准备工作。

其中，图9安装样品5以及将三轴压力总成3中的相关部件依次组装后容器主体所处的状态，图10为将三轴补偿压力实验装置中容器主体放置于旋转装置7时的爆炸结构示意图，而图11为容器主体以成功安装于旋转装置7中安装架73的状态结构示意图，而图8为通过旋转装置7将容器主体旋转180度后，再将防护罩1安装于容器主体的外部，以组装成三轴补偿压力实验装置，并将三轴补偿压力实验装置安装于压机6且与围压系统8、孔隙压力系统9连通后的状态结构示意图。

本发明另一实施例提供一种测试方法，基于如上所述的测试系统，包括如下步骤：

S1、将容器主体安装于旋转装置7上，将样品5以及所述容器主体的三轴压力总成3组装于所述容器主体的容器外壳2内，并通过所述旋转装置7将所述容器主体旋转180度，以使所述容器主体的轴压补偿仓和轴压杆结构32处于样品5的上方。

需要说明的是，先将容器主体安装于旋转装置7上，再将样品5和三轴压力总成3中的相关部件按照一定的组装顺序安装于容器外壳2内，以形成容器主体，此时容器主体中轴压杆结构32和第二容器堵头38中的轴压补偿仓处于样品5的下方(见图9所示)，随后再可以采用人工的方式将如图9中的容器主体旋转180度后，使得轴压杆结构32和第一容器堵头37的轴压补偿仓处于样品5的上方(见图8所示)。

S2、将旋转后的所述容器主体安装于压机6上，并通过所述压机6对所述三轴压力总成3施加轴向压力，以进行轴压实验，并实时采集第一轴压数据。

需要说明的是，将旋转后的所述容器主体安装于压机6上之后，可将防护罩1安装于容器主体的容器外壳2上，以形成三轴补偿压力实验装置，随后可通过压机6对三轴压力总成3中的轴压杆结构32施加轴向向下的压力，以对样品5进行轴压实验，并实时采集对样品5的第一轴压数据，其中，该第一轴压数据至少包括轴压杆结构32的下降高度，以及压机6对样品5的轴压压力值。

S3、控制围压系统8向所述容器主体的第二腔体和轴压补偿仓内充入围压流体，以使样品5在轴向上受到的轴压与在周向受到的围压相同，以使所述容器主体处于静压状态。

需要说明的是，围压系统8用于输出围压流体，其中，围压系统8输出的围压流体经第二容器堵头38的围压入口381后进行分流，一部分沿着进入围压流道383进入第二腔体内，并流动至样品仓处，以通过对样品护套31施加围压，以作为样品5的围压，而另一部分沿着轴压补偿流道382进入轴压补偿仓，用于补偿所述压机6轴向加载时，所述轴压杆结构32进出所述主腔体造成的围压波动，从而使得样品5在轴向上受到的轴压与在周向受到的围压相同，以使所述容器主体处于静压状态。其中，围压系统8可采用柱塞泵91配合增压器的方式，以实现对样品的高压围压加载。

S4、控制加热装置4工作，以对样品5进行加热，待样品5温度接近平衡或平衡时，采集所述样品5的温度；控制孔隙压力系统9向样品5输入孔隙流体，多次增加所述围压流体的流量，对所述容器主体的三轴压力总成3多次施加轴向压力，采集记录样品5的力学数据；其中，力学数据包括所述样品5在每次增加所述孔隙流体的流量、所述围压流体的流量以及轴向压力时，所述样品5所对应的当前孔隙压力数据、当前围压数据和当前轴压数据。

需要说明的是，测试系统还包括温控装置，其中，热电偶与温控装置的信号端电连接，温控装置与加热装置4电连接，用于根据样品5的工作温度，控制加热装置4的工作或停止。结合图8所示，孔隙压力系统9可包括柱塞泵91、孔隙流体容器92、压力传感器93和真空泵94，孔隙流体容器92通过流体进入管线301与第一样品堵头34的进液口342连通，柱塞泵91与孔隙流体容器92连接，以将孔隙流体容器92内的孔隙流体泵出并沿流体进入管线301经进液口342和第一导流流道343进入样品5内，压力传感器93可设置于流体进入管线301上，用于检测流体进入管线301内孔隙流体的压力，真空泵94可设置于流体进入管线301上，用于对孔隙压力系统9中的管路抽真空。

在进行孔隙压力测试之前，可通过真空泵94对流体进入管线301抽真空，随后由柱塞泵91加载一定孔隙压力(低于围压)，随后由压力传感器93采集记录孔隙流体的压力。

S5、保存所述力学数据，卸载所述孔隙压力、所述围压流体和所述轴向压力，通过所述旋转装置7将所述容器主体旋转180度，以使所述样品5处于所述轴压补偿仓和所述轴压杆结构32的上方，取出样品5。

在上述样品5在三轴压力条件下采集样品5的力学数据之后，实验结束，此时优先保存所述力学数据，随后在卸载围压流体和孔隙流体；

随后可通过操作旋转装置7将容器主体旋转180度，使得容器主体处于安装样品5前的姿态，换言之，以使所述样品5处于所述轴压补偿仓和所述轴压杆结构32的上方，最后拆卸容器外壳2以及三轴压力总成3中的相关部件并取出样品5。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种三轴补偿压力实验装置，应用于测试系统，其特征在于，包括容器主体，所述容器主体包括容器外壳(2)、三轴压力总成(3)和加热装置(4)，所述容器外壳(2)在自身轴向两端之间处设有环形凹槽结构(211)，所述环形凹槽结构(211)的中心轴与所述容器主体的中心轴重合，所述容器外壳(2)内部设有主腔体，所述三轴压力总成(3)安装于所述主腔体内，所述三轴压力总成(3)的内部设有用于安装样品(5)的样品仓，所述环形凹槽结构(211)环绕于所述样品仓设置，所述加热装置(4)套设于所述环形凹槽结构(211)处且与所述容器外壳(2)连接。

2.根据权利要求1所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述加热装置(4)包括呈环形排列的多个加热罩，且多个所述加热罩用于合围以包裹于所述环形凹槽结构(211)处；所述加热罩包括罩本体(41)和两个连接部(42)，两个所述连接部(42)分别设置于所述罩本体(41)沿所述容器主体的中心轴方向的两端，且所述连接部(42)用于与所述容器外壳(2)临近所述环形凹槽结构(211)的部位连接。

3.根据权利要求1所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，还包括防护罩(1)，所述防护罩(1)套设于所述容器外壳(2)的至少部分外，用于对所述加热装置(4)进行保温及安全防护。

4.根据权利要求1至3任一项所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)包括设置于所述主腔体内且沿所述容器主体的轴向依次排列设置的轴压杆结构(32)、第一隔热件(33)、第一样品堵头(34)、第二样品堵头(35)、第二隔热件(36)和第一容器堵头(37)，所述第一样品堵头(34)与所述第二样品堵头(35)之间形成所述样品仓；

所述第一容器堵头(37)用于连接所述测试系统的压机(6)的平台，所述轴压杆结构(32)远离所述第一隔热件(33)的一端连接所述压机(6)的伸缩杆。

5.根据权利要求4所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括第二容器堵头(38)和限位套(39)，所述主腔体包括沿所述容器主体的轴向分布且依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二容器堵头(38)和所述第一容器堵头(37)分别对应设置于所述第一腔体和所述第三腔体内，所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)均设置于所述第二腔体内；

所述轴压杆结构(32)包括同轴设置的轴压杆主体(321)和环形凸起(322)，所述环形凸起(322)套设于所述轴压杆主体(321)的周向外壁，所述第二容器堵头(38)的内部设有沿所述轴压杆主体(321)的轴向方向依次连通的第四腔体和第五腔体，所述环形凸起(322)处于所述第四腔体内，所述限位套(39)套设于所述轴压杆主体(321)上且处于所述第五腔体内。

6.根据权利要求5所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括样品护套(31)，所述样品护套(31)套设于所述第一样品堵头(34)与所述第二样品堵头(35)的至少部分以及所述样品(5)；所述第二容器堵头(38)上设有围压入口(381)、轴压补偿流道(382)和围压流道(383)，所述围压入口(381)用于连通围压系统(8)，所述轴压补偿流道(382)和所述围压流道(383)分别连通所述围压入口(381)，所述环形凸起(322)的顶端与所述第四腔体的内顶壁之间围成轴压补偿仓，所述轴压补偿流道(382)与所述轴压补偿仓连通，用于补偿所述压机(6)轴向加载时，所述轴压杆结构(32)进出所述主腔体造成的围压波动，所述第二腔体与所述围压流道(383)连通，以将所述围压系统(8)提供且经过所述围压流道(383)的围压流体导向至所述样品护套(31)。

7.根据权利要求4所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括多个连接件，所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)的相对位置处均设置间隔排列的多个连接孔(341)，所述连接件依次穿过所述第一样品堵头(34)和所述第二样品堵头(35)上的所述连接孔(341)、所述第二隔热件(36)并连接所述第一容器堵头(37)。

8.根据权利要求7所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述三轴压力总成(3)还包括流体进入管线(301)和流体排出管线(302)，所述第一容器堵头(37)上设有流体进入流道(371)和流体排出流道(372)，所述第二样品堵头(35)的周向边缘处开设有间隔排列的多个安装槽(351)，所述第一样品堵头(34)上还设有相互连通的进液口(342)和第一导流流道(343)，所述流体进入管线(301)的一端连通孔隙压力系统(9)，所述流体进入管线(301)的另一端依次穿设于所述流体进入管线(301)、所述第二隔热件(36)、所述安装槽(351)以连通所述进液口(342)，所述第一导流流道(343)用于将所述孔隙压力系统(9)提供且经所述流体进入管线(301)通过所述进液口(342)进入的孔隙流体均匀地导流至所述样品(5)的表面，所述第二样品堵头(35)上还设有相互连通的第二导流流道(352)和回液口(353)，所述第二导流流道(352)处于所述样品(5)的下方，所述流体排出管线(302)的一端连通所述回液口(353)，所述流体排出管线(302)的另一端依次穿设于所述第二隔热件(36)和所述流体排出流道(372)。

9.根据权利要求8所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述流体进入管线(301)处于所述第二样品堵头(35)与所述进液口(342)之间的部位缠绕于所述样品(5)外。

10.根据权利要求5所述的三轴补偿压力实验装置，其特征在于，所述第一容器堵头(37)在临近所述第二隔热件(36)的部位处与所述容器外壳(2)之间安装第一密封圈，所述第一容器堵头(37)的内部设有用于对所述第一密封圈进行冷却降温的第一水冷仓(373)，所述第一容器堵头(37)的内部还设有与所述第一水冷仓(373)连通的第一进液降温流道(374)和第一出液降温流道(375)。

11.一种测试系统，其特征在于，包括压机(6)、围压系统(8)、孔隙压力系统(9)以及如权利要求1至10任一项所述的三轴补偿压力实验装置，还包括旋转装置(7)，所述旋转装置(7)包括支撑架(71)、转轴(72)和安装架(73)，所述三轴补偿压力实验装置的容器主体可拆卸安装于所述安装架(73)上，所述安装架(73)通过所述转轴(72)安装于所述支撑架(71)上，所述安装架(73)用于带动所述容器主体绕所述转轴(72)旋转。

12.一种测试方法，基于权利要求11所述的测试系统，其特征在于，包括如下步骤：

将容器主体安装于旋转装置(7)上，将样品(5)以及所述容器主体的三轴压力总成(3)组装于所述容器主体的容器外壳(2)内，并通过所述旋转装置(7)将所述容器主体旋转180度，以使所述容器主体的轴压补偿仓和轴压杆结构(32)处于样品(5)的上方；

将旋转后的所述容器主体安装于压机(6)上，并通过所述压机(6)对所述三轴压力总成(3)施加轴向压力，以进行轴压实验，并实时采集第一轴压数据；

控制围压系统(8)向所述容器主体的第二腔体和轴压补偿仓内充入围压流体，以使样品(5)在轴向上受到的轴压与在周向受到的围压相同，以使所述容器主体处于静压状态；

控制加热装置(4)工作，以对样品(5)进行加热，待样品(5)温度接近平衡或平衡时，采集所述样品(5)的温度；控制孔隙压力系统(9)向样品(5)输入孔隙流体，多次增加所述围压流体的流量，对所述容器主体的三轴压力总成(3)多次施加轴向压力，采集记录样品(5)的力学数据；其中，力学数据包括所述样品(5)在每次增加所述孔隙流体的流量、所述围压流体的流量以及轴向压力时，所述样品(5)所对应的当前孔隙压力数据、当前围压数据和当前轴压数据；

保存所述力学数据，卸载所述孔隙压力、所述围压流体和所述轴向压力，通过所述旋转装置(7)将所述容器主体旋转180度，以使所述样品(5)处于所述轴压补偿仓和所述轴压杆结构(32)的上方，取出样品(5)。