CN206292112U - 一种岩石常规三轴试验装样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，包括橡胶套管、乳胶套、胶带、局部环向应变仪，在柱形岩石试样中部缠有第一保护胶带胶带，岩石试样两端分别设有橡胶套管，两橡胶套管之间的空隙作为岩石试样的凹槽，凹槽与橡胶套管接缝处用第一密封胶带密封；所述凹槽设有乳胶套，乳胶套两端分别套在两个所述橡胶套管上，并通过第二密封胶带密封开口，乳胶套外侧还设有第二保护胶带，局部环向应变仪安装在第二保护胶带上。优点：提高环向应变仪测量的灵敏度和精准度，解决装样局部环向应变仪定位问题以及拆样问题,解决岩石试样非标准直径造成的环向变形测量误差大的问题；材料成本低、操作方便、安全可靠。

Description

一种岩石常规三轴试验装样装置

技术领域

本实用新型涉及一种岩石力学试验装样装置，具体地说，涉及一种柱状试样常规三轴试验提高侧向应变量测灵敏度和精准度的装置。

背景技术

目前，在岩石常规三轴试验中，一般采用向加压室内充油的方式实现围压的加载，为防止柱状岩石试样浸油影响试验结果，须用橡胶套管将试样与油隔离。岩石又具有一定的脆性，最终剪切破坏或劈裂瞬间环向会突然有较大膨胀变形，需具有一定强度的橡胶套管保护。在现有的密封试样方法中一般采用一根2~3mm厚橡胶套管直接包裹试样，多数采用的局部环向应变仪包括：应变片式、链式、钢丝绳传动式局部环向应变仪，安装固定在套管外侧，试样中部位置，一方面，因为橡胶套管自身具有一定厚度，且具有较高的弹性模量，厚度相对于标准岩石试样的直径不可忽略，岩石试样在膨胀过程中，会先引起橡胶套管的变形，多数局部环向应变仪在试样进入弹性区膨胀一段时间后甚至进入屈服阶段有大变形时才能感应到，输出的数据缺少弹性区的应变值，大大降低了局部环向应变仪的测量灵敏度，并且测得的数据需考虑排除套管的变形影响，降低了测量值的准确度；岩石试样自身在加工过程中不能保证完全符合标准要求，直径偏小的情况下，试样在侧向膨胀一定程度才可与套管内壁接触，从而局部环向应变仪感应到变形，同时试样在压缩过程中侧向变形量很小，橡胶套管的存在降低了测量环向位移的灵敏度与精准度，给试验计算岩石试样的泊松比、体积应变带来了难度。同时，局部环向应变仪需固定在试样中部，一般技术中将试样整体套入厚橡胶套管中，在套管外侧找到试样中部存在一定的困难，试验结束将侧向膨胀的试样从套管中整体取出摩擦阻力大，费时费力，并且不能保证取出的破坏后的试样形态完整性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种岩石常规三轴试验装样装置，提高环向应变仪测量的灵敏度和精准度，解决装样局部环向应变仪定位问题以及拆样问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，包括橡胶套管、比橡胶套管薄的乳胶套、胶带、局部环向应变仪，所述胶带包括第一密封胶带、第二密封胶带、第一保护胶带和第二保护胶带，在柱形岩石试样中部缠有所述第一保护胶带，岩石试样两端分别设有橡胶套管，两橡胶套管之间的空隙作为岩石试样的凹槽，所述凹槽与橡胶套管接缝处用所述第一密封胶带密封，并将橡胶套管与试样相对位置固定；所述凹槽设有乳胶套，所述乳胶套两端分别套在两个所述橡胶套管上，并通过所述第二密封胶带密封开口，所述乳胶套中部外侧还设有第二保护胶带，所述局部环向应变仪安装在第二保护胶带上。

进一步地，所述橡胶套管采用岩石常规三轴试验选用的厚橡胶套管，厚度为乳胶套厚度的9~12倍，乳胶套满足在其弹性范围内可套在橡胶套管的外侧，可与橡胶套管和岩石试样侧面贴合。

进一步地，所述局部环向应变仪可采用应变片式、链式或钢丝绳传动式形式的应变仪。

进一步地，所述橡胶套管内径满足岩石试样可放入管内，且可将岩石试样两端与围压室内压头固定，岩石试样在套管内无侧向位移。

进一步地，所述胶带采用电工胶带。

进一步地，所述第一保护胶带只缠一圈，宽度大于所述凹槽的宽度。

进一步地，所述第二保护胶带只缠一圈，宽度大于所述局部环向应变仪的金属边框的宽度。

进一步地，所述乳胶套在凹槽上下边缘分别预留一段褶皱，两端部用第二密封胶带密封在橡胶套管的侧面，第二密封胶带一半宽度搭在乳胶套上，一半宽度搭在橡胶套管上，多圈密封，胶带边缘不超出试样端面。

进一步地，还包括压头和载物台，所述压头套在所述橡胶套筒的上端，并用铁箍固定，所述载物台通过铁箍固定住所述橡胶套管的下端。

进一步地，所述柱形岩石试样上下端面分别与压头、载物台端面贴合，尽量排出整体套管内部的空气后用铁箍固定。

本实用新型所达到的有益效果：

1）岩石试样中部使用比橡胶套管薄的乳胶套替代橡胶套管，在环向应变仪与岩石试样之间只有一层乳胶套加两层电工胶带的厚度，其变形相对于试样膨胀侧面变形可忽略不计，除去了橡胶套管的压缩变形对环向位移测量带来的大误差，同时提高了环向应变仪感应到试样侧向膨胀的灵敏度。

2）本实用新型可根据凹槽位置更方便地确定试样的中部位置，利于局部环向应变仪的安装。

3）在卸样过程中两个橡胶套管可分别从两端轻松取下，避免了由于试样中部侧向膨胀大变形卡在橡胶套管中难以取出的问题。

4）本实用新型采用的胶带密封性好，防浸油，胶带可拉伸变形大，耐磨性好，抗刺破效果好。

5）本实用新型在试样中部采用乳胶套代替橡胶套管，结合使用胶带、局部环向应变仪，不仅保证了试样在试验过程中与液压油隔离，同时大大提高了环向变形的测量精度。

6）本实用新型对试样尺寸的要求低，以标准值50mm试样为例，在加工过程中直径一般会与标准值有0-2mm的偏差，直径小于50mm的试样在采用整体橡胶套管的试验过程中侧向变形测量误差过大导致数据无法使用，本实用新型有效解决了此问题，对于直径偏小的试样采用本方法装样可准确测得侧向变形。

7）本实用新型侧向变形测量灵敏度高、所选用的橡胶套、乳胶套、电工胶带等材料成本低、操作方便、安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的装样结构示意图。

图中的1是橡胶套管，2是乳胶套，3是第二密封胶带，4是第二保护胶带，5是局部环向应变仪，5a是钢丝，5b是金属边框，6是铁箍，7是压头，8是载物台。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，以红砂岩常规三轴试验作为实施例，选用Φ50×100的标准试样进行试验，选用钢丝绳传动式局部环向应变仪，其金属边框宽度16mm，选用宽18mm的厚0.1mm电工胶带作为密封胶带和保护胶带，效果好，成本低，选用宽18mm的电工胶带在试样中部单层缠绕，使得试样中部18mm宽环面有单层电工胶带覆盖，将两个长70mm，内径50mm厚度3mm的橡胶套管从试样两端套入，在试样中部预留18mm的凹槽，接缝处用电工胶带密封，注意胶带不缠到中部，不要影响钢丝绳放置处的厚度。两厚橡胶套管的外端面高出试样端面的宽度大于铁箍的宽度，在凹槽处套上长60mm，内径50mm厚度0.35mm的乳胶套。

一种新型岩石常规三轴试验装样装置，本装置主要利用两个相同长度的橡胶套管1、乳胶套2、胶带、局部环向应变仪5组合包装柱形岩石试样；所示胶带采用电工胶带，包括第一密封胶带、第二密封胶带3、第一保护胶带和第二保护胶带4。装样预先在岩石试样中部缠绕一层第一保护胶带，一方面，第一保护胶带设置在中部可作为位置标记，为后面预留凹槽以及安装局部环向应变仪定位，另一方面，选用的胶带厚度小，可拉伸变形大，在试样膨胀过程中厚度改变量相对试样变形可忽略不计，且耐磨性好，抗刺破效果好，可有效防止外部的乳胶套被裂缝边缘刺破。岩石试样两端分别套入橡胶套管1，橡胶套管起到了防油以及在试验中保持试样轴心与载物台8、压头7轴心重合，防止偏心受压的作用。采用两个橡胶套管1可在岩石试样中部预留凹槽，试样露出部分被一层第一保护胶带覆盖，试样中部与橡胶套管1接缝处用第一密封胶带密封，可将橡胶套管与试样相对位置固定，同时防止在试样加孔压过程水浸入凹槽涨破乳胶套。在凹槽处套上乳胶套，乳胶套两端套在橡胶套管上，端部用第二密封胶带3密封开口，此时整体形成了一个密闭系统，可有效防止试样浸油。在预留凹槽中部、乳胶套2外侧缠绕一圈第二保护胶带4，局部环向应变仪安装在凹槽中部缠绕的第二保护胶带4上，第二保护胶带4的耐磨性能好且抗刺破，用于防止环向应变仪与薄乳胶套直接接触，在挤压摩擦中将薄乳胶套破坏进油。

工作过程：装样过程，岩石试样两端装入钢垫片，使得试样端面受力均匀，将包装好的试样整体安装到加压室中，先用手拿住下端橡胶套管，套入加压室的载物台8上，用铁箍6固定，再用手拿住上端橡胶套管，套入压头，试样上下端面分别与压头7、载物台8端面贴合，尽量排出整体套管内部的空气，用铁箍6固定，完成装样。卸样过程，松开铁箍6，整体脱离载物台8和压头7，从加压室内取出，由外向内逐层拆样，依次拆下局部环向应变仪、第二密封胶带，第二保护胶带、乳胶套，第一密封胶带，将橡胶套管分别从试样两端脱下，最后拆下贴在试样中部表面的第一保护胶带，完成拆样。

所述的橡胶套管的内径满足岩石试样可卡入筒内，试样在套管内无侧向位移。

为了减小试样侧向破坏的裂纹边缘对薄乳胶套的冲击，所述的岩石试样中部预先缠绕的第一保护胶带只缠一圈，同时起到岩石试样中部定位的作用，缠绕的宽度大于凹槽的宽度。

为了防止环向应变仪金属边框受压剪切磨损乳胶套，所述的凹槽内乳胶套外缠绕的第二保护胶带宽度大于环向应变仪边框的宽度，使得环向应变仪压在胶带上。为了防止环向应变仪的钢丝在收缩拉伸过程中磨损凹槽部的乳胶套，环向应变仪的钢丝水平需固定在凹槽中部的一圈第二保护胶带上。

所述的乳胶套满足在其弹性范围内可套在橡胶套管的外侧，可与橡胶套管和岩石试样侧面贴合。乳胶套在凹槽上下边缘分别预留一段褶皱，为试样侧向膨胀破坏预留空间，减小对乳胶套的冲击，防止刺破。

为了防止试验中油浸入试样，所述的乳胶套两端部用第二密封胶带密封在橡胶套管的侧面，胶带一半宽度搭在乳胶套上，一半宽度搭在橡胶套管上，多圈密封，胶带边缘不超出试样端面。

所述的橡胶套管高出岩石试样端面的长度大于铁箍的宽度，方便铁箍将试样密封固定在加压室内。

岩石试样中部使用比橡胶套管薄的0.35mm厚度的乳胶套替代3mm橡胶套管，在环向应变仪与岩石试样之间只有一层乳胶套加两层电工胶带的厚度：0.35+0.1*2=0.55mm，仅为一般技术中的橡胶套管厚度3mm的18.3%，仅为标准岩石试样半径50mm的1.1%，且其变形相对于试样膨胀侧面变形可忽略不计，除去了橡胶套管的压缩变形对环向位移测量带来的大误差，同时提高了环向应变仪感应到试样侧向膨胀的灵敏度。

与采用整体厚橡胶套管的常规三轴试验相比，本方法中局部环向应变仪感应到试样侧向膨胀要比采用整体厚橡胶套管的方法提起很多，说明灵敏度很大提高，输出的弹性部分的直线段很明显，数据的准确性有很大提高。在拆样过程中，从两端取下厚橡胶套管可以保持试样裂纹形态的完整性，利于试验结果记录。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，包括橡胶套管、比橡胶套管薄的乳胶套、胶带、局部环向应变仪，所述胶带包括第一密封胶带、第二密封胶带、第一保护胶带和第二保护胶带，在柱形岩石试样中部缠有所述第一保护胶带，岩石试样两端分别设有橡胶套管，两橡胶套管之间的空隙作为岩石试样的凹槽，所述凹槽与橡胶套管接缝处用所述第一密封胶带密封，并将橡胶套管与试样相对位置固定；所述凹槽设有乳胶套，所述乳胶套两端分别套在两个所述橡胶套管上，并通过所述第二密封胶带密封开口，所述乳胶套中部外侧还设有第二保护胶带，所述局部环向应变仪安装在第二保护胶带上。

2.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述橡胶套管采用岩石常规三轴试验选用的厚橡胶套管，厚度为乳胶套厚度的9~12倍，乳胶套满足在其弹性范围内可套在橡胶套管的外侧，可与橡胶套管和岩石试样侧面贴合。

3.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述局部环向应变仪可采用应变片式、链式或钢丝绳传动式形式的应变仪。

4.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述橡胶套管内径满足岩石试样可放入管内，且可将岩石试样两端与围压室内压头固定，岩石试样在套管内无侧向位移。

5.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述胶带采用电工胶带。

6.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述第一保护胶带只缠一圈，宽度大于所述凹槽的宽度。

7.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述第二保护胶带只缠一圈，宽度大于所述局部环向应变仪的金属边框的宽度。

8.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述乳胶套在凹槽上下边缘分别预留一段褶皱，两端部用第二密封胶带密封在橡胶套管的侧面，第二密封胶带一半宽度搭在乳胶套上，一半宽度搭在橡胶套管上，多圈密封，胶带边缘不超出试样端面。

9.根据权利要求1所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，还包括压头和载物台，所述压头套在所述橡胶套筒的上端，并用铁箍固定，所述载物台通过铁箍固定住所述橡胶套管的下端。

10.根据权利要求9所述的一种岩石常规三轴试验装样装置，其特征是，所述柱形岩石试样上下端面分别与压头、载物台端面贴合，尽量排出整体套管内部的空气后用铁箍固定。