CN218098700U - 用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其包括围压体和密封盖，围压体内部设置有用于安装岩体的容纳腔，容纳腔的顶端贯穿围压体的一侧端面；围压体的圆周外壁上开设置有通孔；容纳腔内设置有环形油囊，环形油囊上设置有用于输入围压源介质的输送管，输送管的自由端穿过通孔用于围压源注设备连通；密封盖与容纳腔的顶部连接；容纳腔的底部和密封盖上均设置有供入射杆或透射杆穿过的圆形通道；被测岩体置入环形油囊中，环形油囊设置在围压体的容纳腔内，通过向环形油囊输送围压源介质，实现对岩体施加围压，环形油囊实现了将围压源介质与围压体的隔绝，减少或避免造成围压源介质的泄漏，维持围压压力加卸载的稳定。

Description

用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置

技术领域

本实用新型涉及霍普金森杆测试技术领域，尤其涉及用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置。

背景技术

随着地下空间开发愈发趋向深部，深部岩体往往赋存于高地应力、高渗透压等深部环境，并在深部工程开发的过程中，易受到近场地震、开挖爆破和岩爆等不利条件影响，地下工程灾害频发，严重影响着工程的安全稳定，因此，研究岩体在高应力、高渗透压下的动态力学响应机制具有十分重要的理论价值与工程意义。分离式霍普金森杆是研究中高应变率下材料动力学最为广泛的加载试验设备，但目前，国内外学者对材料在高预应力、高渗透压下的动态性能的探讨还相对较少，已有的研究大多是基于分离式霍普金森压杆开展轴压与温度耦合、轴压与围压耦合、以及单一的不同含水状态或不同轴围压作用下，不同类型岩石的冲击动力学特性研究。

霍普金森杆在进行围压耦合的过程中，需要在霍普金森杆入射杆和透射杆相接处设计一种围压施加和测试装置，以便于对岩体进行轴压与围压耦合测试试验，探究不同类型岩石的冲击动力学特性。

现有的霍普金森杆围压测试装置包括有筒体、端盖和橡胶隔层等，通过向筒体内直接注入围压源介质以实现围压的加载，如液压油等，橡胶隔层用以隔绝围压源介质和被测岩体，但是筒体和橡胶隔层之间容易密封不牢，导致加卸压过程围压源介质从接缝连接处泄漏。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，解决了现有的霍普金森杆围压测试装置密封性不佳，导致获取岩石的冲击动力学特性不精准的问题。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供了用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其包括围压体和密封盖，围压体呈圆柱结构，围压体内部设置有用于安装岩体的容纳腔，容纳腔的顶端贯穿围压体的一侧端面；

围压体的圆周外壁上开设置有与容纳腔连通的通孔；

容纳腔内设置有环形油囊，环形油囊上设置有用于输入围压源介质的输送管，输送管的自由端穿过通孔用于围压源注设备连通；

密封盖与容纳腔的顶部连接；

容纳腔的底部和密封盖上均设置有供入射杆或透射杆穿过的圆形通道。

本实用新型中用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置的基本原理为：通过霍普金森杆对岩体进行轴压与围压耦合的过程中，首先打开密封盖，将圆柱结构的岩体放置在位于容纳腔中的环形油囊内圈处，然后关闭密封圈，接着启动围压源设备，围压源设备通过输送管向环形油囊输入围压源介质，围压源介质可以为油压，环形油囊在围压源介质的作用下发生膨胀，对岩体施加围压，因为围压源介质是通过环形油囊对岩体施加围压，不会造成围压源介质的泄漏，围压压力稳定，提高了岩体测试的精准性。

进一步地，作为环形油囊一种具体的设置方式，容纳腔呈圆柱结构，环形油囊的圆周外壁与容纳腔的圆周外壁固定连接。

进一步地，通孔内设置有高压密封圈，输送管的外壁与高压密封圈的内径侧壁密封连接；在环形油囊对岩体施加围压的过程中，环形油囊可能出现破裂，导致围压源介质的从通孔向围压体外部泄漏，而高压密封圈的设置，可以阻断围压源介质通过通道与输送管外壁之间的间隙流出，围压压力稳定。

进一步地，作为密封盖的一种具体的设置方式，密封盖呈圆饼结构，密封盖的直径与围压体的直径相同，密封盖的一侧端面上设置有圆形连接凸台，圆形连接凸台的直径与容纳腔的直径相同，圆形连接凸台部分设置于容纳腔内；设置有圆形连接凸台的密封盖端面与围压体的端面接触。

进一步地，两个圆形通道和环形油囊三者的轴线重合，可以使得环形油囊中部的岩体、两个圆形通道内的入射杆和透射杆位于同一条轴线上，便于霍普金森杆进行击发冲击试验。

进一步地，作为密封盖与围压体的一种具体设置方式，密封盖通过螺栓与围压体的端面可拆卸连接，实现了密封盖的打开和关闭，便于安装和取出岩体。

进一步地，两个圆形通道内均设置有O型密封圈，在环形油囊破损后，囊内的围压源介质还可能从圆形通道内泄漏，导致围压压力值不足，O型密封圈的设置，可以阻断围压源介质泄漏，实现围压压力稳定。

本实用新型的有益效果为：1、本实用新型提供的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，在围压体内设置有环形油囊，环形油囊套在岩体的圆周外壁上，通过向环形油囊输送围压源介质，实现对岩体施加围压，环形油囊的设置，实现了将围压源介质与围压体的隔绝，不会造成围压源介质的泄漏，围压压力稳定，提高了岩体测试的精准性。

2、本实用新型提供的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，还设置有高压密封圈和O型密封圈，使得容纳腔与外部环境处于密封状态，如果环形油囊破裂后，围压源介质也不会从容纳腔内向外部环境泄漏，起到保险的作用，实现围压压力稳定，保障试验的成功率。

附图说明

图1为用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置的三维结构示意图。

图2为用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置的内部剖视结构示意图。

其中，1、围压体；2、密封盖；3、容纳腔；4、通孔；5、环形油囊；6、输送管；7、圆形通道；8、高压密封圈；9、圆形连接凸台；10、螺栓；11、O型密封圈。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1～2所示，本实用新型提供了用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其包括围压体1和密封盖2，围压体1呈圆柱结构，围压体1内部设置有用于安装岩体的容纳腔3，容纳腔3的顶端贯穿围压体1的一侧端面；围压体1的圆周外壁上开设置有与容纳腔3连通的通孔4。

容纳腔3内设置有环形油囊5，优选但不局限地，容纳腔3呈圆柱结构，环形油囊5的圆周外壁与容纳腔3的圆周外壁固定连接。

环形油囊5上设置有用于输入围压源介质的输送管6，输送管6的自由端穿过通孔4用于与围压源介质注入设备连通，同时在通孔4内设置有高压密封圈8，输送管6的外壁与高压密封圈8的内径侧壁密封连接；在环形油囊5对岩体施加围压的过程中，环形油囊5可能出现破裂，导致围压源介质的从通孔4向围压体1外部泄漏，而高压密封圈8的设置，可以阻断围压源介质通过通道与输送管6外壁之间的间隙流出，维持围压压力的稳定。

密封盖2用于与容纳腔3的顶部连接；具体地，密封盖2呈圆饼结构，密封盖2的直径与围压体1的直径相同，密封盖2的一侧端面上设置有圆形连接凸台9，圆形连接凸台9的直径与容纳腔3的直径相同，圆形连接凸台9部分设置于容纳腔3内；设置有圆形连接凸台9的密封盖2端面与围压体1的端面接触。

作为密封盖2与围压体1的一种具体设置方式，密封盖2通过螺栓10与围压体1的端面可拆卸连接，实现了密封盖2的打开和关闭，便于安装和取出岩体。

容纳腔3的底部和密封盖2上均设置有供入射杆或透射杆穿过的圆形通道7，同时两个圆形通道7内均设置有O型密封圈11，在环形油囊5破损后，囊内的围压源介质还可能从圆形通道7内泄漏，O型密封圈11的设置，可以阻断围压源介质泄漏。

两个圆形通道7和环形油囊5三者的轴线重合，可以使得环形油囊5中部的岩体、两个圆形通道7内的入射杆和透射杆位于同一条轴线上，在试验过程中，霍普金森杆的入射杆和透射杆夹持着被测岩体置入圆形通道7的内部，圆形通道7的内径与入射杆、透射杆、和被测岩体的外径相同，被测岩体设置于环形油囊5中部。

用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置的基本原理为：通过霍普金森杆对被测岩体进行冲击试验前，首先打开密封盖2，将圆柱结构的岩体放置在位于容纳腔3中的环形油囊5内圈中心处，然后扣紧密封盖2，连接螺栓10，分别将入射杆和透射杆推入圆形通道7，完成试样安装，接着启动围压源设备，围压源设备通过输送管6向环形油囊5输入围压源介质，围压源介质可以为液压油，环形油囊5在围压源介质的作用下发生膨胀，对岩体施加围压，因为围压源介质是通过环形油囊5对岩体施加围压，不会造成围压源介质的泄漏，围压压力稳定，维持了岩体测试的精准性；同时，环形油囊5有破裂的风险，当环形油囊5破裂后，环形油囊5内部的围压源介质泄漏到容纳腔3内，而通过高压密封圈8和O型密封圈11，使得容纳腔3与外部环境处于密封状态，围压源介质也不会从容纳腔3内向外部环境泄漏，起到保险的作用。

Claims (7)

1.用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，包括围压体和密封盖，所述围压体呈圆柱结构，所述围压体内部设置有用于安装岩体的容纳腔，所述容纳腔的顶端贯穿围压体的一侧端面；

围压体的圆周外壁上开设置有与容纳腔连通的通孔；

容纳腔内设置有环形油囊，所述环形油囊上设置有用于输入围压源介质的输送管，所述输送管的自由端穿过所述通孔用于围压源设备连通；

所述密封盖与围压体通过螺栓连接；

容纳腔和密封盖上均设置有供入射杆或透射杆穿过的圆形通道，圆形通道的内径与入射杆或透射杆外径相同。

2.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，所述容纳腔呈圆柱结构，所述环形油囊的圆周外壁与容纳腔的圆周外壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，所述通孔内设置有高压密封圈，所述输送管的外壁与所述高压密封圈的内径侧壁密封连接。

4.根据权利要求2所述的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，所述密封盖呈圆饼结构，密封盖的直径与所述围压体的外径相同，密封盖的一侧端面上设置有圆形连接凸台，所述圆形连接凸台的直径与所述容纳腔的直径相同，圆形连接凸台部分设置于容纳腔内；

设置有圆形连接凸台的密封盖端面与围压体的端面接触。

5.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，两个所述圆形通道和所述环形油囊三者的轴线重合。

6.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，所述密封盖通过螺栓与围压体的端面可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的用于霍普金森杆测试系统的围压测试装置，其特征在于，两个所述圆形通道内均设置有O型密封圈。

Images