三軸巖心加載測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及巖心力學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種三軸巖心加載測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)單軸力學(xué)測(cè)試和假三軸力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)中，一般采用熱縮管包套對(duì)圓柱形巖心進(jìn)行包裹加持，并利用配套底座將圓柱形巖心安裝在試驗(yàn)腔體中。同時(shí)利用熱縮管將巖心與外界空氣隔絕，或與施加圍壓的液壓油隔絕，進(jìn)而起到密封巖心的作用。由于立方體等正四棱柱形巖心要同時(shí)受到三個(gè)方向應(yīng)力的作用，僅僅靠熱縮套夾持并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)正四棱柱形巖心水平二維兩個(gè)方向應(yīng)力的施加，因此上述方法不適用于立方體等正四棱柱形巖心。
[0003]而在目前的真三軸力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)中，常將巖心安裝在6個(gè)剛性板之間，在進(jìn)行剛性加載時(shí)這6個(gè)剛性板可對(duì)三個(gè)方向進(jìn)行壓力施加，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)立方體等正四棱柱形巖心的夾持。然而，這種剛性板加載同時(shí)帶來(lái)了新的問(wèn)題:即當(dāng)被夾持的巖心內(nèi)有流體時(shí)，容易導(dǎo)致流體從這些剛性板之間向外竄出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于提供一種適用于立方體等正四棱柱形巖心的三軸巖心加載測(cè)試裝置，以實(shí)現(xiàn)既能對(duì)正四棱柱形巖三維方向壓力的施加，且能同時(shí)防止巖心內(nèi)流體外竄。
[0005]為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種三軸巖心加載測(cè)試裝置，包括Z軸加載部和XY軸加載部，所述XY軸加載部包括:
[0006]承壓殼體；
[0007]設(shè)置于所述承壓殼體內(nèi)的縮脹可控的柔性囊體；在膨脹狀態(tài)，所述柔性囊體用以對(duì)巖心樣品進(jìn)行XY軸壓力加載，并與所述Z軸加載部配合以密封所述巖心樣品。
[0008]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述柔性囊體包括四個(gè)柔性囊單體，所述四個(gè)柔性囊單體分別布設(shè)于所述承壓殼體內(nèi)的X軸正、負(fù)方向以及Y軸正、負(fù)方向上。
[0009]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述柔性囊體的內(nèi)側(cè)設(shè)有柔性滲流筒體。
[0010]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述XY軸加載部還包括上滲流堵頭和下滲流堵頭，所述上滲流堵頭和所述下滲流堵頭內(nèi)均開(kāi)設(shè)有滲流通道，所述上滲流堵頭和所述下滲流堵頭分別對(duì)應(yīng)封堵所述柔性滲流筒體的上下兩端。
[0011]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述上滲流堵頭的下端面開(kāi)設(shè)有若干個(gè)均勻分布的導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽與該上滲流堵頭的滲流通道相連通。
[0012]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述柔性囊體具有上開(kāi)口，所述上開(kāi)口內(nèi)設(shè)有用以密封該上開(kāi)口的導(dǎo)液塞，所述導(dǎo)液塞內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流通道。
[0013]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述柔性囊體為液壓式柔性囊體。
[0014]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述XY軸加載部還包括上端蓋和下端蓋，所述上端蓋配合套在所述上滲流堵頭上且與所述承壓殼體的上端固定連接，所述下端蓋配合套在所述下滲流堵頭上且與所述承壓殼體的下端固定連接。
[0015]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述Z軸加載部包括第一液壓缸，所述第一液壓缸的活塞桿的頂出端的端面為凹面；所述上滲流堵頭的上端設(shè)有端面偏轉(zhuǎn)座，所述端面偏轉(zhuǎn)座的上端面為與所述凹面相配合的凸面。
[0016]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述凹面為凹球面，對(duì)應(yīng)的，所述凸面為凸球面。
[0017]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，該裝置還包括上承壓板和下承壓板，所述上承壓板和所述下承壓板之間通過(guò)受力拉桿固定連接，所述Z軸加載部和所述XY軸加載部分別對(duì)應(yīng)固定于所述上承壓板和所述下承壓板上且位置對(duì)應(yīng)。
[0018]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，該裝置還包括用以將所述巖心樣品從所述XY軸加載部?jī)?nèi)頂出的樣品頂出機(jī)構(gòu)。
[0019]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述樣品頂出機(jī)構(gòu)包括第二液壓缸，所述第二液壓缸位于所述XY軸加載部下方，所述第二液壓缸的活塞桿的頂出端穿過(guò)所述下承壓板與所述下滲流堵連接。
[0020]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述第二液壓缸的活塞桿內(nèi)開(kāi)有軸向滲流通道，所述軸向滲流通道與所述下滲流堵的滲流通道相連通。
[0021]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，該裝置還包括位移檢測(cè)部，其包括:
[0022]位移傳感器，其安裝于所述承壓殼體內(nèi)，用于檢測(cè)所述巖心樣品位在XY軸方向位移;
[0023]位移傳動(dòng)桿，其由外向內(nèi)依次穿過(guò)所述承壓殼體、所述柔性囊體和所述柔性滲流筒體后與所述位移傳感器相連。
[0024]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，所述位移傳動(dòng)桿與所述柔性囊體的內(nèi)腔密封隔離。
[0025]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置，該裝置還包括支架，所述下承壓板固定安裝于所述支架上。
[0026]本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置中，其XY軸加載部具有承壓殼體，該承壓殼體內(nèi)設(shè)置有縮脹可控的柔性囊體，該柔性囊體能夠?qū)r心樣品進(jìn)行XY軸壓力加載，并與Z軸加載部配合以密封巖心樣品，從實(shí)現(xiàn)了既能對(duì)正四棱柱形巖三維方向壓力的施加，且能同時(shí)防止巖心內(nèi)流體外竄。
【附圖說(shuō)明】
[0027]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)實(shí)施例的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0028]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置的主視剖視圖。
[0029]圖2為圖1的a處放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本申請(qǐng)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本申請(qǐng)實(shí)施例的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)實(shí)施例，但并不作為對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的限定。
[0031 ] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]參考圖1所示，本申請(qǐng)實(shí)施例的三軸巖心加載測(cè)試裝置包括Z軸加載部I和XY軸加載部2。Z軸加載部I用于向巖心樣品施加軸向應(yīng)力，XY軸加載部2用于向巖心樣品施加水平方向應(yīng)力。
[0033]本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述XY軸加載部2包括承壓殼體3以及設(shè)置于所述承壓殼體3內(nèi)的縮脹可控的柔性囊體4。在膨脹狀態(tài)，所述柔性囊體4用以對(duì)巖心樣品進(jìn)行XY軸壓力(即水平應(yīng)力)加載，并與所述Z軸加載部I配合以密封所述巖心樣品。
[0034]在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述柔性囊體4可以為四個(gè)柔性囊單體，所述四個(gè)柔性囊單體分別布設(shè)于所述承壓殼體內(nèi)的X軸正、負(fù)方向以及Y軸正、負(fù)方向上。這樣每個(gè)柔性囊單體可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向上的應(yīng)力加載，四個(gè)柔性囊單體各自獨(dú)立進(jìn)行應(yīng)力加載從而可實(shí)現(xiàn)水平方向?qū)r心樣品的非對(duì)稱應(yīng)力加載。在本申請(qǐng)的另一些實(shí)施例中，如果不要求非對(duì)稱應(yīng)力加載。上述柔性囊體4也可以是一體結(jié)構(gòu)，比如與巖心樣品外形配合的空腔筒體結(jié)構(gòu)。此外，在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述柔性囊體4可以為液壓式柔性橡膠囊。當(dāng)柔性囊體4通過(guò)液壓力膨脹變形時(shí)，其外側(cè)變形力由金屬材質(zhì)的承壓殼體3抵消，其內(nèi)側(cè)變形力擠壓巖心樣品實(shí)現(xiàn)柔性應(yīng)力加載，同時(shí)，由于在液壓力的作用下，充分變形的柔性囊體4會(huì)充填滿XY軸加載部2的內(nèi)腔，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)巖心樣品的密封，保證了在對(duì)巖心樣品進(jìn)行滲流實(shí)驗(yàn)時(shí)，滲流介質(zhì)不外泄溢出。
[0035]在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述柔性囊體4的內(nèi)側(cè)設(shè)有柔性滲流筒體5 ;該柔性滲流筒體5為方形筒體，其內(nèi)適于放置正四棱柱形巖心樣品；該柔性滲流筒體5用于與其他部件(詳見(jiàn)下文介紹)配合以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖心樣品的滲流實(shí)驗(yàn)。
[0036]在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，XY軸加載部2還可以包括上滲流堵頭6和下滲流堵頭7，所述上滲流堵頭6和所述下滲流堵頭7均為方形柱體，其內(nèi)均開(kāi)設(shè)有滲流通道，所述上滲流堵頭6和所述下滲流堵頭7分別對(duì)應(yīng)封堵所述柔性滲流筒體4的上下兩端，從而所述上滲流堵頭6、所述下滲流堵頭7和所述柔性滲流筒體4配合形成巖心樣品容納腔。
[0037]在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述上滲流堵頭6的下端面開(kāi)設(shè)有若干個(gè)均勻分布的導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽與該上滲流堵頭6的滲流通道相連通，這樣有利于保證滲流介質(zhì)能均勻的分布于巖心樣品的上端面。
[0038]結(jié)合圖2所示，在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述柔性囊體4具有上開(kāi)口，所述上開(kāi)口內(nèi)設(shè)有用以密封該上開(kāi)口的導(dǎo)液塞8，