一種多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)理裂隙巖體是水力工程、交通運(yùn)輸工程、采礦工程、石油開采、地下隧道工程、核廢料地下深埋工程、國(guó)防地下建設(shè)工程等問題中廣泛遇到的工程介質(zhì)，不同的溫度、滲透壓力差、圍巖應(yīng)力均對(duì)裂隙巖體形變及滲流特性有重要影響，通過巖石溫度一滲流一應(yīng)力耦合作用實(shí)驗(yàn)來了解裂隙巖體的滲流力學(xué)及其變形特征，為各種巖體工程的設(shè)計(jì)及其建造提供重要的依據(jù)。
[0003]工程巖體一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)下，因此，研宄巖石在三軸壓縮條件下的變形與滲流特性對(duì)實(shí)際工程更具指導(dǎo)意義。三軸壓縮條件下的變形特征主要通過三軸試驗(yàn)進(jìn)行研宄。根據(jù)試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)，三軸試驗(yàn)可分為兩類:常規(guī)三軸試驗(yàn)和真三軸試驗(yàn)。常規(guī)三軸試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)為OAo2= O 3>0,即巖石試件受軸壓和圍壓作用，又稱為普通三軸試驗(yàn)或假三軸試驗(yàn)。真三軸試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)為σ pop ο 3>0，即巖石試件在三個(gè)彼此不等壓三軸試驗(yàn)。目前普遍使用的是常規(guī)三軸試驗(yàn)，但傳統(tǒng)裝置的缺陷:(I)由于沒有統(tǒng)一巖石溫度一滲流一應(yīng)力耦合作用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，目前普遍沿用巖石應(yīng)力作用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試件進(jìn)行密封。通常使用熱塑管包裹巖石試件，然后用熱吹風(fēng)機(jī)對(duì)其加熱，使之收縮貼合試件外表面，主要是防止巖石破碎時(shí)碎渣濺入硅油內(nèi)，同時(shí)具有一定的密封性。(2)傳統(tǒng)裝置或?yàn)楹?jiǎn)陋或?yàn)榉爆?，操作非常不便、而且測(cè)試數(shù)據(jù)失真，不適合規(guī)?；?、穩(wěn)定化的生產(chǎn)和施用。(3)傳統(tǒng)的裝置的突出問題還在于，用于滲透一應(yīng)力耦合實(shí)驗(yàn)時(shí)，熱塑管密封不嚴(yán)的問題便顯現(xiàn)出來。當(dāng)施加較高滲透壓時(shí)，水流均從上水孔壓盤與試件的上接觸面溢出，直接混入硅油內(nèi)，造成了圍壓壓力失穩(wěn)、滲透壓失真以及硅油的浪費(fèi)。由于巨大的滲透壓差，使得水流極易貫通熱塑管和試件的側(cè)隙，形成水流通路，造成巖石滲流假象；水流通路擠漲熱塑管，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中環(huán)向位移引伸計(jì)得到的巖石流變環(huán)向位移量失真。因此，現(xiàn)行的巖石應(yīng)力作用試驗(yàn)試件密封標(biāo)準(zhǔn)不適于研宄巖石溫度一滲流一應(yīng)力耦合作用試驗(yàn)巖石的滲流特性。(4)此外，目前眾多的實(shí)驗(yàn)均未涉及到不同溫度條件下巖石試件密封裝置及方法的研宄。巖石在不同溫度下表現(xiàn)出不同的巖石力學(xué)性質(zhì)，在不同溫度下巖石滲流必將呈現(xiàn)出不同的滲流特性，故研宄巖石滲流試驗(yàn)考慮溫度的影響也是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好的多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置，包括上水孔壓盤、下水孔壓盤、內(nèi)熱塑管和外熱塑管，上水孔壓盤與下水孔壓盤形狀相同，上水孔壓盤和下水孔壓盤的內(nèi)部均為空心，底部為一密封的平面，頂部為管狀部件且頂部設(shè)有開口，上水孔壓盤上設(shè)有進(jìn)水孔，下水孔壓盤上設(shè)有出水孔，上水孔壓盤的底部朝上、頂部開口向下倒扣在巖石試件的頂部，下水孔壓盤的底部向下、頂部開口向上支撐在巖石試件的底部，所述內(nèi)熱塑管套設(shè)于巖石試件的中部，內(nèi)熱塑管外表面上安裝有濕敏電阻，所述外熱塑管包裹整個(gè)巖石試件以及上水孔壓盤、下水孔壓盤頂部的管狀部件，外熱塑管與上水孔壓盤、下水孔壓盤的頂部包裹區(qū)域上纏有膠帶，膠帶外部套有鐵絲，巖石試件中部區(qū)域的外熱塑管外表面豎向設(shè)置有軸向位移引伸計(jì)、橫向設(shè)置有環(huán)向位移引伸計(jì)。
[0006]上述多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置中，所述巖石試件為圓柱形，其截面大小與上水孔壓盤和下水孔壓盤的頂部截面面積大小相同。
[0007]上述多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置中，所述外熱塑管與上水孔壓盤的管狀部件、下水孔壓盤的管狀部件、巖石試件未套有內(nèi)熱塑管的區(qū)域接觸處均填充有膠。
[0008]上述多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置中，所述膠包括環(huán)氧膠黏劑和固化劑，環(huán)氧膠黏劑和固化劑的質(zhì)量比為3: 2。
[0009]上述多場(chǎng)耦合試驗(yàn)試件防水側(cè)漏裝置中，所述濕敏電阻為MSOI型半導(dǎo)體濕敏電阻器。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:
[0011]1.本發(fā)明采用內(nèi)熱塑管和外熱塑管對(duì)整個(gè)側(cè)漏裝置進(jìn)行密封，實(shí)現(xiàn)了試件的完整密封，杜絕了孔隙水與硅油的相互混入，保證了圍壓和滲透壓加載系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
[0012]2.本發(fā)明在熱塑管和巖石試件未套有內(nèi)熱塑管的區(qū)域之間填充有膠，避免了水流從熱塑管和試件中的空隙形成滲流通路，進(jìn)而影響試件環(huán)向形變數(shù)據(jù)采集和滲透系數(shù)的測(cè)定，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性；
[0013]3.本發(fā)明內(nèi)熱塑管外表面設(shè)有濕敏電阻，可實(shí)時(shí)觀測(cè)滲流水是否側(cè)漏。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為巖石試件包裹材料的截面示意圖。
[0016]圖3為裝置在試驗(yàn)機(jī)上的示意圖。
[0017]圖4為采用本發(fā)明前進(jìn)行三軸試驗(yàn)20°C時(shí)滲透壓差與時(shí)間圖。
[0018]圖5為采用本發(fā)明前進(jìn)行三軸試驗(yàn)濕敏電阻阻值變化圖。
[0019]圖6為采用本發(fā)明后進(jìn)行三軸試驗(yàn)20°C時(shí)滲透壓差與時(shí)間圖。
[0020]圖7為采用本發(fā)明后進(jìn)行三軸試驗(yàn)40°C時(shí)滲透壓差與時(shí)間圖。
[0021]圖8為采用本發(fā)明后進(jìn)行三軸試驗(yàn)60°C時(shí)滲透壓差與時(shí)間圖。
[0022]圖中，1.上水孔壓盤，2.下水孔壓盤，3.進(jìn)水孔，4.出水孔，5.巖石試件，6.內(nèi)熱塑管，7.濕敏電阻，8.外熱塑管，9.膠帶，10.鐵絲，11.軸向位移引伸計(jì)，12.環(huán)向位移引伸計(jì)，13.底座插銷，14.底座，15.頂部插銷，16.固定圓盤，17.環(huán)形加熱圈，18.溫度傳感器，19.出油口，20.進(jìn)油口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0024]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括上水孔壓盤I和下水孔壓盤2，上水孔壓盤I和下水孔壓盤2的形狀相同，上水孔壓盤I和下水孔壓盤2的底部均為一密封的平面且底部中心設(shè)有插銷孔，上水孔壓盤I和下水孔壓盤2內(nèi)部均為空心，頂部為圓柱形的管狀部件且頂部設(shè)有開口，上水孔壓盤I上設(shè)有進(jìn)水孔3，通過進(jìn)水孔3連接外部的進(jìn)水管，將水灌入上水孔壓盤I內(nèi)部，下水孔壓盤2上設(shè)有出水孔4，通過出水孔4連接外部的水管，將下水孔壓盤2內(nèi)的水排出，上水孔壓盤I的底部朝上、頂部開口向下倒扣在巖石試件5的頂部，下水孔壓盤2的底部向下，頂部開口向上支撐在巖石試件5的底部，巖石試件5為圓柱形，截面大小與上水孔壓盤I和下水孔壓盤2的頂部開口面積大小相同，巖石試件5的中部套有寬為30_的內(nèi)熱塑管6，如圖2所示，在內(nèi)熱塑管6外表面安裝濕敏電阻7，內(nèi)熱塑管6外安裝濕敏電阻7是為避免巖石內(nèi)部滲流水影響濕敏電阻7的阻值，濕敏電阻7材料為MSOI型半導(dǎo)體濕敏電阻器，是由硅粉摻入少量堿金屬氧化物燒結(jié)而成的，具有電阻值隨周圍相對(duì)濕度的增加而減小的特點(diǎn)。整個(gè)巖石試件5和上水孔壓盤1、下水孔壓盤2的管狀部件被外熱塑管8包裹，外熱塑管8與上水孔壓盤1、下水孔壓盤2管狀部件接觸處填充有膠，外熱塑管8與巖石試件5未套有內(nèi)熱塑管6的區(qū)域填充有膠，在外熱塑管8與上水孔壓盤1、下水孔壓盤2的頂部包裹區(qū)域纏有膠帶9，膠帶9外部套有鐵絲10，通過纏繞膠帶9和上緊鐵絲10將外熱塑管8緊固，在巖石試件5中部區(qū)域的外熱塑管8外表豎向設(shè)置軸向位移引伸計(jì)11、橫向設(shè)置環(huán)向位移引伸計(jì)12。
[0025]旋轉(zhuǎn)底座、固定圓盤和兩根支撐桿，所述旋轉(zhuǎn)底座的中部設(shè)有底座插銷，固定圓盤的中部設(shè)有頂部插銷，所述上水孔壓盤與下水孔壓盤的底面中心設(shè)有插銷孔，下水孔壓盤的底插銷孔對(duì)準(zhǔn)底座插銷安裝在旋轉(zhuǎn)底座內(nèi)，上水孔壓盤的底插銷孔對(duì)準(zhǔn)頂部插銷安裝在固定圓