CN208224038U - 一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置 - Google Patents

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张帆
田斯妤
亢军杰
胡其志
陈伟
梁越
段志波
宋桂红
邵建富
弗雷德里克·斯科奇拉斯
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Hubei University of Technology
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Abstract

本实用新型公开了一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置,包括三轴压力室、反力架和数据采集仪,三轴压力室由顶盖、缸筒和底盖组成,在顶盖的中心位置设置有可沿轴向运动的轴向活塞,轴向活塞下方的围压室内依次设有上透水垫板、岩石试样和下透水垫板,上透水垫板与顶盖上轴向活塞底部之间设置有压头,压头内设有下游渗透管,底盖内设有上游渗透管;三轴压力室置于反力架下方,数据采集仪包括计算机、流量传感器和压力泵,压力泵用于给围压室提供围压,流量传感器用于检测渗透供液量和排液量,计算机用于通过压力泵控制围压室压力并记录渗透流量数据。本实用新型能够准确的计算出岩石的渗透率,准确性高,可靠性强,操作简单。

Description

一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉属于岩石渗透率试验设备领域,涉及一种测量岩石渗透率试验装 置,具体涉及一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置。
背景技术
[0002] 渗流是流体通过多孔介质或裂隙介质的流动。岩体的渗透性对于核废料深部地质 处置库围岩、深部巷道支护体、干热岩等大型工程的安全和稳定性具有重要影响。目前岩石 在破坏过程中渗透率的测定通常是压力测定,原理为经典达西定律。对于恒定流量测岩石 渗透率的实验目前国内外很少涉及,此类的方法及设备就更少。
[0003] 岩石因其致密,在较低渗透压力下渗透介质的流速小,普通岩石渗透率测量系统 很难精确计量和测定渗透介质的流量,进而导致渗透率的测量不准确。另一方面,现有的岩 石渗透率测量装置自动化程度较低,流量计和压力表的读数多靠人为读取,而岩石渗透率 则是通过这些读数计算得来的,在消耗大量的人力、物力的情况下还存在较大的误差,影响 试验结果的精度。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供了一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验 装置,解决岩石破坏过程中渗透率测定不准确的问题。本实用新型操作简单,测量精确,经 济安全。
[0005] 为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:
[0006] —种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置,其特征在于:包括三轴 压力室、反力架和数据采集仪,所述三轴压力室由顶盖、缸筒和底盖组成,并从上至下依次 被多根螺杆穿过连接成一个整体,顶盖、底盖和缸筒内部形成一个封闭的空间即围压室,在 顶盖的中心位置设置有可沿轴向运动的轴向活塞,轴向活塞下方的围压室内依次设有上透 水垫板和下透水垫板,岩石试样置于上下透水垫板之间,上透水垫板与顶盖上轴向活塞底 部之间设置有压头,所述压头内设有将上透水垫板与外部渗透供液系统相连的下游渗透 管,底盖内设有将下透水垫板处渗透液排出的上游渗透管;所述三轴压力室置于反力架下 方,三轴压力室顶部设有给轴向活塞施压的千斤顶;所述数据采集仪包括计算机、流量传感 器和压力泵,所述压力泵用于给围压室提供围压,所述流量传感器分别设于上游渗透管和 下游渗透管,用于检测渗透供液量和排液量,所述计算机用于通过压力栗控制围压室压力 并记录渗透流量数据。
[0007] 作为改进,所述底盖上设有与压力泵相连的进油管,围压室的顶盖上设有与大气 联通的排气管。
[0008] 作为改进,所述上透水垫板、岩石试样和下透水垫板通过橡皮套包裹与围压室隔 离,并在岩石试样上下两端通过卡箍将橡皮套固定。
[0009] 作为改进,所述橡皮套与岩石试样之间设有测量围压的压力传感器。
[0010]本实用新型有益效果是:
[0011]本实用新型提供了一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置,该实 验装置可以用于精确测量岩石破坏过程中渗透率测量。其结构简单,操作方便,并且可以自 动控制恒定流量的渗透,读数、记录全自动化。能够准确的计算出岩石的渗透率,测量的准 确性高,可靠性强,试验设备使用年限长。
附图说明
[0012]图1为本实用新型的结构示意图;
[0013]图2为本实用新型的三轴压力室示意图;
[0014]图3为本实用新型的反力架示意图;
[0015]图4为本实用新型的数据采集仪示意图。
[0016]附图标记的含义:卜顶盖,2-底盖,3-缸筒,4-围压室,5-螺杆,6-轴向活塞,7-进油 管,8_排气管,9-压头,10-岩石试样,11-上透水垫板,12-橡皮套,13-卡箍,14-上游渗流管, 15_下游渗流管,16-三轴压力室,17-反力架,18-数据采集仪,19-流量计,20-下透水垫板。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0018]本实用新型涉一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置,其中图1 本实用新型的结构示意图,包括三轴压力室16,反力架17,数据采集仪18。
[0019]三轴压力室16包括顶盖1、缸筒3和底盖2组成从上至下依次被多根螺杆5穿过,将 顶盖1、缸筒3、底盖2连接成一个整体,顶盖1、底盖2和缸筒3内部形成一个封闭的空间即围 压室4。在顶盖的中心位置设置有沿轴向运动的轴向活塞6,围压室4内腔中部从上至下依次 设有上透水垫板11、下透水垫板20,上透水垫板11、下透水垫板20与围压室4内壁围成一个 封闭的用于放置岩石试样10的测试室,上透水垫板11与轴向活塞6底部之间设置有压头9。 [002°]数据采集仪18包括计算机、流量传感器、压力栗,计算机用于记录实验过程中的数 据,传感器是输出计算机需要的数据,压力泵是给三轴压力室16加围压以及孔压的动力装 置。
[0021]上述所说的一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验方法其技术操作 包括以下步骤:
[Q022] (1)选取岩石试样10,将其加工成标准圆柱体,使其端面平整度、平行度和垂直度 满足规范要求;
[0023] (2)岩石试样10装进橡皮套12中,在橡皮套12内的上下两端分别放入上透水垫板 11和下透水垫板20;
[G024] (3)用卡箍13将装有岩石试样10和透水垫板的橡皮套12固定在底盖2和压头9之 间;
[0025] ⑷将缸筒3安装到底盖2上;
[0026] ⑸将顶盖1安装到缸筒3的上方;
[0027] ⑹用螺杆5将顶盖1、缸筒3以及底盖2固定;
[0028] ⑺将三轴压力室16固定到反力架17上;
[0029] ⑻进油管7与压力泵(液压油栗)相连,将围压室4的进油管7、排气管8打开给围压 室4充油,当围压室4油充满时关闭排气管8给岩石试样10加围压; ~
[0030] (9)上游渗流管14与供液栗(供水泵)相连,下游渗流管15出口装有流量计19并且 与大气压相连,打开上游渗流管14和下游渗流管15上的控制阀门,将上游渗流管14内流量 调节到目标值保持不变(通过设于上游渗流管14上的流量计或者供液泵流量计判断),当下 游渗流管15内流量稳定时进行下一步;
[0031] (10)利用反力架17通过千斤顶或者其他设备给岩石试样10加轴压;
[0032] (11)利用计算机和流量计19分别记录上游渗流管14和下游渗流管15内的实时流 量数据。
[0033] 本实用新型能够有效记录岩石在破坏过程中的渗透率,通过分析实时测得的渗透 率能够准确的反映岩石裂缝萌生、拓展的情况,能够很好的结合实际的工程地质条件,模拟 最佳的实验室环境。
[0034]综上所述,本实用新型结构简单,操作方便,并且可以自动控制恒定流量的渗透, 读数、记录全自动化。能够准确的计算出岩石的渗透率,测量的准确性高,可靠性强,试验设 备使用年限长。

Claims (4)

1. 一种用恒流量实时测岩石破坏过程中渗透率的实验装置,其特征在于:包括三轴压 力室、反力架和数据采集仪,所述三轴压力室由顶盖、缸筒和底盖组成,并从上至下依次被 多根螺杆穿过连接成一个整体,顶盖、底盖和缸筒内部形成一个封闭的空间即围压室,在顶 盖的中心位置设置有可沿轴向运动的轴向活塞,轴向活塞下方的围压室内依次设有上透水 垫板和下透水垫板,岩石试样置于上下透水垫板之间,上透水垫板与顶盖上轴向活塞底部 之间设置有压头,所述压头内设有将上透水垫板与外部渗透供液系统相连的下游渗透管, 底盖内设有将下透水垫板处渗透液排出的上游渗透管;所述三轴压力室置于反力架下方, 三轴压力室顶部设有给轴向活塞施压的千斤顶;所述数据采集仪包括计算机、流量传感器 和压力泵,所述压力栗用于给围压室提供围压,所述流量传感器分别设于上游渗透管和下 游渗透管,用于检测渗透供液量和排液量,所述计算机用于通过压力泵控制围压室压力并 记录渗透流量数据。
2. 如权利要求1所述的实验装置,其特征在于:所述底盖上设有与压力栗相连的进油 管,围压室的顶盖上设有与大气联通的排气管。
3. 如权利要求1所述的实验装置,其特征在于:所述上透水垫板、岩石试样和下透水垫 板通过橡皮套包裹与围压室隔离,并在岩石试样上下两端通过卡箍将橡皮套固定。
4. 如权利要求3所述的实验装置,其特征在于:所述橡皮套与岩石试样之间设有测量围 压的压力传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110308085A (zh) * 2019-08-01 2019-10-08 西南石油大学 一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统及方法
WO2021143229A1 (zh) * 2020-01-17 2021-07-22 同济大学 测量多场多相耦合条件下超低渗介质气体渗透参数的试验系统

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