CN206804429U - 一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，其要点在于测试岩石在地层温度、孔隙压力、水作用和地应力环境下的抗拉强度。将岩石加工为人字型切槽巴西圆盘试样，根据地层情况确定温度、孔隙压力、水溶液介质和应力值，并将试样置于水岩作用下恒载荷岩石抗拉强度评价装置中以保证其处于所模拟的地层环境中，作用一段时间后，使用材料力学性能测试系统对试样进行压缩试验，根据荷载大小计算出岩石在地层环境下的抗拉强度。利用该装置得出的岩石断抗拉强度值，可为深入研究温度、孔隙压力对岩石抗拉强度的影响提供实验数据，并为防止岩体破坏或者为油气井压裂地层提供基础数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，具体说是一种能够评价模拟岩石所处的温度、压力、孔隙压力和水作用条件下岩石的抗拉强度评价试验仪。
背景技术
作为岩石力学参数中重要的物理量——抗拉强度是目前预测实际工程岩体力学性质时的主要参数。无论是研究岩爆、岩质边坡失稳等稳定性问题，还是研究岩石的切削、爆破、隧道掘进、水压致裂等破岩机制，都需要准确地获取岩石抗拉强度。而在实际环境中，岩石处于一定的温度和应力条件下，会和水会发生相互作用，首先水对受力岩石有力学效应，其次还有对岩石有应力腐蚀作用。但目前测试岩石的抗拉强度还仅限于测试岩石原始状态下的强度，该数据不能满足实际条件，针对此不足，模拟所需的温度、应力、孔隙压力和水介质环境所测试得出的抗拉强度，对工程需求无疑具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对目前测试岩石抗拉强度时的不足，提供一种能够很好模拟工程实际环境，用于模拟地层温度、应力、孔隙压力和水作用条件下岩石的抗拉强度评价仪器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，该装置主要由罐体、罐盖、加热保温套以及加载夹具组成；罐体可保证试样处于所模拟的温度、水环境和孔隙压力环境中，加载夹具提供所需的应力值。
进一步的是，所述罐体由耐腐蚀性能良好的镍基合金加工成型，罐体外面有加热保温套包裹以便控制罐体内部的温度。
进一步的是，所述罐盖上面有气阀，可通过该气阀往罐体内充入气体，直到其压力满足所需压力条件，完成实验后也通过该气阀释放气体。
进一步的是，所述的加载夹具由底板、下加载板、上加载板、加载螺母、螺旋弹簧、加载螺杆组成；加载夹具的试样装配加载过程是将试样放在底板和上加载板的中间位置，并将下加载板、上加载板和底板通过加载螺杆连接起来，在下加载板和上加载板之间的加载螺杆套入螺旋弹簧，使用材料力学测试试验机压上加载板压缩弹簧已达到加载目的，并通过扭入加载螺母保证试样受恒定应力状态，其大小等于预加载荷。
本发明具有的优点和积极效果在于：
(1)本装置可实现不同温度、不同孔隙压力、不同裂纹倾角、不同应力等地层条件下的岩石抗拉强度的测试。
(2)测试岩石抗拉强度的同时，能够检测岩石在一定应力状态下，处于所模拟的地层环境作用后岩石力学性能的降低值。
(3)改进了以往单一的抗拉强度测试条件，本发明试验装置可以评价不同条件对岩石的抗拉强度的影响。
(4)本发明试验装置设计合理，操作使用方便，适用测试各种环境下岩石的抗拉强度。
附图说明
下面结合附图和实验方法对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中：1—罐体，2—罐盖，3—气阀，4—加热保温套，5—试样，6—底板，7—下加载板，8—上加载板，9—加载螺母，10—螺旋弹簧，11加载螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，该装置主要由罐体1、罐盖2、加 热保温套4以及加载夹具组成；罐体1可使试样处于所需模拟的温度、水环境和孔隙压力条件中；通过气阀3往罐体内充入气体，直到其压力满足所需压力条件，完成实验后也通过该气阀释放气体；加热保温套4保证试样处于所需的温度条件；加载夹具提供所需的应力值。本发明使用时，首先进行加载过程，具体加载过程是：将底板6和下加载板7通过加载螺杆11连接起来，然后将试样5放在底板6和下加载板7中间位置，再将螺旋弹簧10套入加载螺杆11上，然后放入上加载板，之后安装在材料力学测试试验机上加载至所需的应力值，最后扭入加载螺母9并保证试样受恒定应力状态，其大小等于预加载荷；
下一步，将夹持了试样的加载夹具放入罐体1中并盖上罐盖2；
下一步，打开加热保温套4并设定温度为所需温度，使得罐体内达到所需温度；
下一步，通过气阀3向罐体1内注入气体至所需的压力，关闭气阀1；
下一步，实验结束后，取出加载夹具，若试样5被劈裂，进行形貌观察及作用机理分析得出实验报告，若试样5未被劈裂，将其安装在材料力学测试试验机上进行压缩试验，从而计算出地层环境下的岩石抗拉强度。
Claims (3)
1.一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，其特征在于：装置包括罐体(1)、罐盖(2)加热保温套(4)和加载夹具，所述罐体(1)为圆筒形，温度通过其外壁的加热保温套(4)进行控制，孔隙压力通过罐盖(2)上的气阀(3)通入气体进行施加；所述的加载夹具包括底板(6)、下加载板(7)、上加载板(8)、加载螺母(9)、螺旋弹簧(10)、加载螺杆(11)；所述的罐体(1)体积足够大，能够同时放入三套加载夹具进行平行实验；所述的加载夹具夹持试样(5)后，安装在材料力学性能测试系统上进行预加载并记录所加载的应力值；所述的试样(5)为圆柱体，直径在20毫米～54毫米，厚度为直径的0.5倍～1.0倍。
2.根据权利要求1所述的一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，其特征在于：罐体(1)、罐盖(2)、底板(6)、下加载板(7)、上加载板(8)、加载螺母(9)、加载螺杆(11)是由耐腐蚀性能良好的镍基合金加工成型，螺旋弹簧(10)也做了防腐蚀处理。
3.根据权利要求1所述的一种恒载荷作用下水化作用对岩石抗拉强度影响评价装置，其特征在于：所述加载夹具的试样装配加载过程是将底板(6)和下加载板(7)通过加载螺杆(11)连接起来，然后将试样(5)放在底板(6)和下加载板(7)中间位置，再将螺旋弹簧(10)套入加载螺杆(11)上，然后放入上加载板，之后安装在材料力学测试试验机上加载至所需的应力值，最后扭入加载螺母(9)并保证试样受恒定应力状态，其大小等于预加载荷。
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