CN211904844U - 一种岩石试样饱水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩石试样饱水装置，属于岩石力学实验技术领域。一种岩石试样饱水装置，包括：饱水缸、真空组件、进液组件、加压组件以及压力调节组件；饱水缸分别与真空组件和进液组件连通；压力调节组件包括连接管和液压缸；连接管的两端分别与饱水缸和液压缸连通，连接管的内部设有活塞，连接管靠近饱水缸的位置设有第一阀门；液压缸与加压组件连接。本实用新型的饱水装置实现的整个饱水过程接近地下岩石真实的饱水过程，岩石试样最终的含水率更接近地下岩石真实的含水率，同时，通过真空和加压来进行饱水操作，饱水溶液更容易进入岩石孔隙率较低的岩石试样中。

Description

一种岩石试样饱水装置

技术领域

本实用新型涉及岩石力学实验技术领域，具体涉及一种岩石试样饱水装置。

背景技术

在地下资源开采、隧道开挖、水坝修建等实际工程中，经常会出现涌水等不良地质现象。在岩石力学实验中，经常需要分析岩石含水率对岩体力学性质的影响，所以需要对岩石试样进行泡水或者饱水处理；此外，核磁共振岩芯分析测试、确定岩样饱水率等实验都需要提前对分析试样进行饱水处理。

现有的岩石泡水或饱水处理方法，主要针对密度较低或适中、孔隙率较大的岩石试样，采用常规无压吸水、负压饱水、煮沸饱水等方法即可实现岩石试样的饱水处理。但是一定埋深的岩石本身就承受着赋存环境带来的压应力，导致上述岩石试样的饱水过程与地下岩石真实的饱水过程之间具有较大的差异，导致采用上述方法得到的岩石试样的含水率与地下岩石真实的含水率之间存在较大的差异。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种岩石试样饱水装置，以解决现有岩石试样的饱水过程与地下岩石真实的饱水过程之间具有较大的差异，导致岩石试样的含水率与地下岩石真实的含水率之间存在较大的差异的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种岩石试样饱水装置，包括：饱水缸、真空组件、进液组件、加压组件以及压力调节组件；饱水缸分别与真空组件和进液组件连通；压力调节组件包括连接管和液压缸；连接管的两端分别与饱水缸和液压缸连通，连接管的内部设有活塞，连接管靠近饱水缸的位置设有第一阀门；液压缸与加压组件连接。

本实用新型的真空组件将饱水缸中的空气抽出，使饱水缸中的岩石试样处于真空环境下，再向饱水缸中加入饱水溶液直至淹没岩石试样，加压组件向饱水溶液加压，使饱水溶液具有一定的压力，饱水溶液在真空和压力的作用下进入岩石内部孔隙中，完成饱水过程，整个饱水过程接近地下岩石真实的饱水过程，岩石试样最终的含水率更接近地下岩石真实的含水率。同时，通过真空和加压来进行饱水操作，饱水溶液更容易进入孔隙率较低的岩石试样中。

此外，本实用新型的加压组件通过压力调节组件进行加压，加压组件在工作时，通过液压缸带动活塞移动来实现对饱水溶液的加压，提高了加压的稳定性。

进一步地，上述加压组件包括机械加压组件和支架，机械加压组件包括加载臂和承载臂；加载臂的一端与支架铰接，加载臂的另一端设有重物块；承载臂的一端与加载臂的中部接触，承载臂的另一端伸入液压缸的内部并与液压缸的侧壁滑动配合。

本实用新型采用机械加压组件通过杠杆原理来对液压缸中的液压油进行施压，从而通过活塞对饱水溶液进行加压，装置整体成本较低，能耗较小，同时，通过液压来实现活塞的移动，可以避免机械式加压带来的冲击，整个加压过程平稳。

进一步地，上述加压组件还包手动泵，手动泵与液压缸连通，并且手动泵与液压缸连通的位置位于加载臂和活塞之间。

本实用新型的手动泵可以快速提升液压缸中的液压油压力。先通过手动泵快速提升液压缸中的液压油压力，再通过加载臂和承载臂缓慢提升液压缸中的液压油压力，不但可以缩短整个加压时间，还可以对压力实现微调。

进一步地，上述真空组件包括真空泵和输气管；输气管的两端分别与真空泵和饱水缸连通；输气管上设有第二阀门。

进一步地，上述进液组件包括容器和输液管；输液管的两端分别与容器和饱水缸连通；输液管上设有第三阀门。

进一步地，上述饱水缸包括缸体和缸盖；缸体的边缘与缸盖可拆卸连接，并且缸体与缸盖密封配合；缸盖与连接管连接。

进一步地，上述缸体通过卡扣与缸盖连接，缸体与缸盖的连接处设有密封垫。

进一步地，上述缸盖上设有压力计。

本实用新型的压力计用于控制饱水缸中的真空度和水压。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的饱水装置实现的整个饱水过程接近地下岩石真实的饱水过程，岩石试样最终的含水率更接近地下岩石真实的含水率，同时，通过真空和加压来进行饱水操作，饱水溶液更容易进入岩石孔隙率较低的岩石试样中。

(2)本实用新型采用机械式加压方式，装置整体成本较低，能耗较小，同时，通过液压来实现活塞的移动，可以避免机械式加压带来的冲击，整个加压过程平稳。

(3)本实用新型先通过手动泵快速提升液压缸中的液压油压力，再通过加载臂和承载臂缓慢提升液压缸中的液压油压力，不但可以缩短整个加压时间，还可以对压力实现微调。

附图说明

图1为本实用新型的岩石试样饱水装置的结构示意图；

图2为本实用新型的饱水缸的结构示意图；

图3为本实用新型的真空组件的结构示意图；

图4为本实用新型的进液组件的结构示意图；

图5为本实用新型的加压组件的结构示意图；

图6为本实用新型的调节组件的结构示意图。

图中：10-饱水缸；11-缸体；12-缸盖；13-卡扣；14-密封垫；15-压力计；20-真空组件；21-真空泵；22-输气管；23-第二阀门；30-进液组件；31-容器；32-输液管；33-第三阀门；40-加压组件；41-机械加压组件；42- 支架；43-加载臂；44-承载臂；45-重物块；46-手动泵；47-第四阀门；50- 调节组件；51-连接管；52-液压缸；53-活塞；54-第一阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

请参照图1，一种岩石试样饱水装置，包括：饱水缸10、真空组件20、进液组件30、加压组件40以及调节组件50。真空组件20、进液组件30以及调节组件50分别与饱水缸10连接，加压组件40与调节组件50连接。真空组件20将饱水缸10中的空气抽出，使饱水缸10中的岩石试样处于真空环境下，岩石试样孔隙中的空气在真空负压的作用下向外析出。进液组件30 用于向饱水缸10中注入饱水溶液，饱水溶液在真空负压的作用下容易进入岩石试样的孔隙中。加压组件40用于对饱水溶液加压，保证饱水过程接近地下岩石真实的饱水过程，使得岩石试样最终的含水率更接近地下岩石真实的含水率。同时，通过真空和加压来进行饱水操作，饱水溶液更容易进入岩石孔隙率较低的岩石试样中，对使用孔隙率较低的岩石试样开展力学实验时，获得的数据更接近真实值。

请参照图2，饱水缸10包括缸体11和缸盖12。缸体11的边缘通过卡扣13与缸盖12连接，在缸体11与缸盖12之间的接触位置设有密封垫14，保证饱水缸10内处于密闭的环境。缸盖12上设有压力计15，用于测量饱水缸10内的真空度以及饱水溶液的压力。在本实用新型的其它实施例中，缸体11的边缘还可以通过螺栓等可拆卸方式与缸盖12进行连接。

请参照图3，真空组件20包括真空泵21和输气管22。输气管22的一端与真空泵21的吸气口连通，输气管22的另一端从缸盖12伸入饱水缸10 的内腔顶部，输气管22上设有第二阀门23。

请参照图4，进液组件30包括容器31和输液管32。容器31用于盛装饱水溶液。输液管32的一端位于容器31的饱水溶液中，输液管32的另一端从缸盖12伸入饱水缸10的内腔顶部，输液管32上设有第三阀门33。

请参照图5，加压组件40包括机械加压组件41、支架42以及手动泵46。机械加压组件41包括加载臂43和承载臂44。加载臂43的一端与支架42 的顶部铰接，加载臂43的另一端悬吊有重物块45。承载臂44的顶端与加载臂43的中部接触，用于传递加载臂43的压力，承载臂44的底端与调节组件50连接。手动泵46通过液压管与调节组件50连接，同时，液压管上设置有第四阀门47，用于防止液压缸内压力泄漏。在本实施例中，重物块45 为砝码。

请参照图6，调节组件50包括连接管51和液压缸52。连接管51的底端与缸盖12连接，并与饱水缸10的内部连通，连接管51的顶端与液压缸 52连通，连接管51的内部设有活塞53，连接管51靠近缸盖12的位置设有第一阀门54，并且第一阀门54位于活塞53和缸盖12之间。承载臂44的底端伸入到液压缸52的内部，并与液压缸52滑动配合，与手动泵46连接的液压管与液压缸52连通，并且液压管与液压缸52连通的位置位于活塞53 和承载臂44之间。

本实用新型岩石试样饱水装置的饱水过程：

(1)将岩石试样放置在缸体11的内部，相邻岩石试样之间具有间隙，确保每个试样能够被饱水液体包裹；

(2)将缸体11的边缘放置密封垫14，并将缸盖12放在缸体11上，扣紧卡扣13；

(3)关闭第一阀门54、第三阀门33，打开第二阀门23，启动真空泵 21，对饱水缸10的内部抽气，使饱水缸10内部的真空度达到740mm以上的水银柱负压力，并连续抽气4小时以上；

(4)关闭第二阀门23，打开第三阀门33，饱水溶液自动从输液管32 进入饱水缸10中，并注满饱水缸10，然后关闭第三阀门33，静置4小时以上；

(5)打开第一阀门54和第四阀门47，并启动手动泵46，手动泵46将液压油压入液压缸52中，液压油推动活塞53，快速提升饱水缸10内饱水溶液的压力，同时液压油推动承载臂44，使加载臂43向上倾斜，然后在加载臂43上放置重物块45，通过杠杆作用，对饱水溶液的压力进行微调；

(6)压力计15的压力达到所需值后，关闭第二阀门47，并按照后续实验要求保持相应的时间，完成饱水过程。

(7)饱水过程中，如果需要微调压力值，重复步骤(5)、(6)。

(8)饱水完成后，打开第一阀门54、第四阀门47，手动泵46回油并取下重物块45，关闭第一阀门54和第四阀门47，活塞53回到初始位置，并在摩擦力的作用保持静止，开启缸盖12，取出岩石试样，即完成岩石试样饱水预处理过程。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种岩石试样饱水装置，其特征在于，包括：饱水缸(10)、真空组件(20)、进液组件(30)、加压组件(40)以及压力调节组件(50)；所述饱水缸(10)分别与所述真空组件(20)和进液组件(30)连通；所述压力调节组件(50)包括连接管(51)和液压缸(52)；所述连接管(51)的两端分别与所述饱水缸(10)和液压缸(52)连通，所述连接管(51)的内部设有活塞(53)，所述连接管(51)靠近所述饱水缸(10)的位置设有第一阀门(54)；所述液压缸(52)与所述加压组件(40)连接。

2.根据权利要求1所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述加压组件(40)包括机械加压组件(41)和支架(42)，所述机械加压组件(41)包括加载臂(43)和承载臂(44)；所述加载臂(43)的一端与所述支架(42)铰接，所述加载臂(43)的另一端设有重物块(45)；所述承载臂(44)的一端与所述加载臂(43)的中部接触，所述承载臂(44)的另一端伸入所述液压缸(52)的内部并与所述液压缸(52)的侧壁滑动配合。

3.根据权利要求2所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述加压组件(40)还包手动泵(46)，所述手动泵(46)与所述液压缸(52)连通，并且所述手动泵(46)与所述液压缸(52)连通的位置位于所述加载臂(43)和所述活塞(53)之间。

4.根据权利要求1所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述真空组件(20)包括真空泵(21)和输气管(22)；所述输气管(22)的两端分别与所述真空泵(21)和饱水缸(10)连通；所述输气管(22)上设有第二阀门(23)。

5.根据权利要求1所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述进液组件(30)包括容器(31)和输液管(32)；所述输液管(32)的两端分别与所述容器(31)和饱水缸(10)连通；所述输液管(32)上设有第三阀门(33)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述饱水缸(10)包括缸体(11)和缸盖(12)；所述缸体(11)的边缘与所述缸盖(12)可拆卸连接，并且所述缸体(11)与所述缸盖(12)密封配合；所述缸盖(12)与所述连接管(51)连接。

7.根据权利要求6所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述缸体(11)通过卡扣(13)与所述缸盖(12)连接，所述缸体(11)与所述缸盖(12)的连接处设有密封垫(14)。

8.根据权利要求7所述的岩石试样饱水装置，其特征在于，所述缸盖(12)上设有压力计(15)。

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