巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室及試驗方法
【專利摘要】本發明屬于滲透實驗儀器領域，具體涉及巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室及試驗方法，包括壓力室體、位于壓力室底部的壓力室底座、位于壓力室頂部的壓力室蓋，其特征在于，還包括位于壓力室底部的圍壓進油孔和滲流出口、靠近壓力室頂部的滲流入口、位于壓力室底座外側且與壓力室底座連接的壓力室鎖帽、設置于壓力室頂部的提升油缸、位于壓力室體內的順序設置的上壓頭、上滲透板、試件、下滲透板、下壓頭，所述的滲流出口與冷卻水箱、體積變化量測量儀順序連接。本發明提供了一種具有高安全性、自動化、多功能的壓力室及試驗方法，避免操作復雜、存在安全隱患，適用于研究復雜的溫度–滲流–應力–化學（THMC）耦合作用下的巖石三軸耦合滲透試驗。
【專利說明】
巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室及試驗方法
技術領域
[0001]本發明屬于滲透實驗儀器領域，具體涉及一種溫度-滲流-應力-化學（THMC)耦合 作用下巖石三軸耦合滲透試驗儀器中使用的多功能整體壓帽壓力室及試驗方法。
【背景技術】
[0002] 水利水電工程、核廢料深埋處置、非常規能源開采等工程均需解決復雜環境中深 部巖石的滲透特性和力學行為。深部巖石處在高地應力、高地溫、高滲透水壓力以及水化學 環境中，會發生極其復雜的溫度-滲流-應力-化學(THMC)耦合作用。對于巖石THMC耦合作用 的試驗研究目前還處于理論研究階段中，以后還會有很大的改善空間，其中耦合滲透儀器 的壓力室設計決定整個試驗所能承受的三向壓力、滲透壓力、溫度、滲透流體的pH值的范 圍，以及能否實時監測巖石的變化情況。目前，現有的設備采用壓力室與底座的多螺釘聯接 方式，使得壓力室在高壓環境下存在安全隱患。若是要求巖石試件在較高的溫度、應力、滲 流應力等復雜條件下進行試驗，則壓力室體積需要設計成體積很大、體壁厚而重，這種情況 下采用人工操作費力麻煩不說，容易因不小心碰撞而破壞儀器的精密性。由于傳統的加壓 方式導致試件在現有的壓力室環境下工作，不方便添加試驗需要的設備，比如溫度測量設 備、橫向位移測量設備等，造成不適用于復雜的溫度、應力、滲流、化學耦合條件下的巖石滲 透試驗研究。
[0003] 隨著經濟的發展，環境污染問題越來越突出，固棄物、核廢料等的處置甚至危及巖 土體所處的地下環境。例如，由于受核廢料釋放熱量的影響使得地下巖層內部應力、溫度及 化學反應發生改變，導致巖石的滲透特性以及力學變形性質均有別于常溫巖土體，因此深 部巖石周圍條件的改變對于研究巖土體的滲透性變化是有很大意義的，對巖土體的深入研 究不僅可以為解決地下環境問題提供理論依據，還可以為地熱資源利用、石油開采等實際 工程提供應用價值。同時，巖土體環境作為一個場的性質存在能夠影響地下水滲流場、應 力場、水化學反應過程，使得巖土體，特別是裂隙巖體時時處于多因素構成的動態平衡體系 中。而溫度、應力、化學、滲流同時共同作用下巖石的滲透特性和力學特性受到很大的影響， 其中滲透率和巖石強度會發生很大的變化，忽略周圍環境因素研究得到的巖石性質會有很 大誤差，難以滿足實際工程需要，而本發明的實驗裝置可針對巖石所處的地應力條件，可真 實模擬高應力、高孔隙水壓力、中高溫~低溫、大水力梯度等復雜條件下的各種巖石滲透特 性、力學特性試驗研究。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種具有高安全性、自動化、多功能 的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室及試驗方法，避免操作復雜、存在安全隱 患，適用于研究復雜的溫度-滲流-應力-化學(THMC)耦合作用下的巖石三軸耦合滲透試驗。
[0005] 為了實現上述發明目的，本發明所采取的技術方案為:巖石耦合滲透試驗中多功 能整體壓帽式壓力室，包括壓力室體、位于壓力室底部的壓力室底座、位于壓力室頂部的壓 力室蓋，其特征在于，還包括位于壓力室底部的圍壓進油孔和滲流出口、靠近壓力室頂部的 滲流入口、位于壓力室底座外側且與壓力室底座連接的壓力室鎖帽、設置于壓力室頂部的 提升油缸、位于壓力室體內壁的加溫管和冷卻管、位于壓力室體內的順序設置的上壓頭、上 滲透板、試件、下滲透板、下壓頭以及安裝于壓力室頂部的溫度傳感器，所述的滲流出口與 冷卻水箱、體積變化量測量儀順序連接;所述的上壓頭和下壓頭與試件接觸的端面上設有 環形槽，上、下滲透板分別放入環形槽內。
[0006] 前述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，所述的壓力室體相當于壓 力室筒，其作為壓力室的外殼且不包含壓力室底座結構。所述的壓力室鎖帽使壓力室體和 壓力室底座緊密連接。
[0007] 前述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，所述的滲流入口位于傳力 桿頂部且與壓力室體內連通，傳力桿的底部與上壓頭直接接觸，下壓頭與壓力室底座直接 接觸，且壓力室底座下方連接千斤頂。
[0008] 前述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，所述的壓力室頂部預留 伸入壓力室體內的桿式凹槽，溫度傳感器安裝桿插入桿式凹槽內，溫度傳感器安裝于溫度 傳感器安裝桿上。
[0009] 前述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，還包括位于壓力室體外的 保溫殼;所述的試樣外均勻涂抹硅橡膠并套上熱縮套管;所述的提升油缸用于打開或關閉 壓力室蓋。
[0010] 前述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，還包括計算機伺服控制系 統、控溫系統、液壓系統、化學溶液系統、測量系統，所述的控溫系統包括所述的加溫管和冷 卻管以及固定于壓力室外且對蓄水箱的滲透水加熱或制冷的加熱控制器和制冷器;所述的 液壓系統提供軸壓圍壓；所述的計算機伺服控制系統對控制系統、液壓系統、化學溶液系 統、測量系統、壓力室進行控制;所述的測量系統包括所述的冷卻水箱、體積變化量測量儀 以及在滲流出口后端的流量計;所述的化學溶液系統將溶液存放器皿中預先配好的溶液， 通過單向閥流入壓力轉換裝置中，打開高壓或低壓滲透閥，通過計算機控制面板加載相應 的滲透水壓力，并通過改變溶液存放器皿中的化學溶液，來加載及改變化學場，滲透水溶液 充滿整個壓力室體內部，使試樣與化學溶液充分接觸。圍壓進油孔連通壓力室體內且圍壓 油位于試樣兩側。
[0011] 巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室的試驗方法，包括如下步驟：
[0012] (1)將娃橡膠均勾涂抹于圓柱體巖石試樣側表面，并在試樣外套入薄壁熱縮管；
[0013] (2)通過提升油缸將壓力室頂蓋打開，將制作好的試樣放入壓力室，再通過提升油 缸將壓力室蓋閉合，最后確認壓力室是否有漏氣現象；
[0014] (3)加載圍壓，液壓系統中的液壓油通過承壓油缸進入圍壓室；加載軸壓，向軸向 油缸注油，試樣通過軸向立柱、上傳力柱和下傳力柱產生軸壓，通過計算機伺服系統及液壓 系統配合完成，通過高壓傳感器及流量計獲得壓力和流量數據，并通過計算機伺服系統進 行反饋，調節，記錄操作；
[0015] (4)滲透壓力及化學場加載，將溶液存放器皿中預先配好的溶液，通過單向閥流入 壓力轉換裝置中，打開高壓或低壓滲透閥，通過計算機控制面板加載相應的滲透水壓力，并 通過改變溶液存放器皿中的化學溶液，來加載及改變化學場，滲透水只通過試件內部，壓力 室桶內部充滿圍壓油；
[0016] (5)加載溫度場，控溫系統分為加溫和制冷兩種控制溫度方式，并對滲透水和圍壓 油分別加熱；
[0017] 滲透水:打開電源后，加熱控制器或制冷器對蓄水箱中的水進行加熱或制冷，并 對蓄水箱內的水溫實時監測;滲透水用于流入滲流入口；
[0018] 圍壓油：加熱控制器、制冷器分別通過加溫管、冷卻管控制圍壓室內的溫度，利用 加熱管或冷卻管對壓力室內的圍壓油進行加熱或制冷，通過預加入壓力室中的溫度傳感器 對圍壓油進行溫度實時測量監控，直至達到預設溫度；
[0019] (6)數據測量:滲出水體經滲流出口進入冷卻水箱將滲出的高溫水或放出蒸汽變 為低溫水以進行真實測量，再由體積變化量測量儀測得冷卻水箱中的水位變化值，計算機 伺服系統根據檢測的水位變化值計算得到精確的滲出水體積量，以此滲出水變化量研究應 力-滲流-溫度-化學四場耦合作用下裂隙巖石的滲透特性。
[0020] 壓力室體與壓力室底座的連接方式采用大鎖帽（即壓力室鎖帽）的連接方式，使得 壓力室體與底座緊密連接。所述的壓力室體采用四柱式承力架，增大軸向加載范圍;壓力室 組件均采用高強度合金鋼制作，并作防水處理，擴大圍壓加載上限。
[0021] 為避免挪動笨重的壓力室，在壓力室頂設計提升油缸，在縱向上升降，實現機械 化。
[0022] 在壓力室上設計一個溫度傳感器安裝桿，方便插入溫度傳感器。在壓力室底座上 預留接口，徑向應變計的信號能從壓力室內部傳輸到外部，從而實現對巖石試件的橫向變 化實時測量。整個腔體內部設計成較大的空間，方便在壓力室內壁安裝溫度控制設備，以便 增加溫度或冷卻試件。
[0023] 本實驗儀器采用精確度量滲出水體積的變化進行流量測定，這里簡稱"體變量法" 對滲進水量及滲出水量進行準確計量。在壓力室滲透水出口處，安置流量計，以便實驗者隨 時觀察滲透水流量變化，若滲透流量突然增大，則說明所測試樣可能發生損壞，方便實驗者 第一時間暫停實驗。
[0024] 為滿足不同尺寸試樣的實驗要求，加工制作了不同規格的傳力柱系統，可針對多 種不同規格的標準試樣進行力學和滲透性試驗研究。對于高度小于相應規格尺寸的試樣， 可內接中傳力柱。
[0025]根據實驗過程需要，壓力室和上下承力柱外加有保溫殼，以減少水溫變化，保證實 際水溫更接近試驗溫度，保溫殼體采用采用分體結構，由左右兩部分組成，便于拆卸，不需 要溫控時，可卸除保溫裝置，在類似實驗裝置中尚屬首例。
[0026] 傳力柱要刻有環形水槽，確保使其與試樣充分接觸，保證滲透發生在試樣的整個 端面，上壓頭與傳力桿采用耐高溫0形圈加聚四氟乙烯高彈密封圈密封，下壓頭與底座密封 也是如此。
[0027] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0028] 1、機械化使得試件拆裝方便。
[0029] 2、封閉性好，防止用于施加圍壓的液體外泄。
[0030] 3、安全性能提高，可以在高溫高壓的環境下安全地進行試驗。
[0031] 4、擴容性增強，方便安裝溫度控制設備、插入溫度傳感器和安裝徑向應變計，使 得該儀器的運用領域增多。
[0032] 5、對圍壓的補充量、退出量進行精確測量。
[0033] 6、通過外加保溫殼，水溫更加準確，溫度場的影響更為顯著。
[0034] 7、滲出水體流出圍壓室進入冷卻水箱，應用體變測量儀精確測量滲出水體積的微 小變化，以此來測量滲流量比較精確的具體數值，由此使滲透實驗時間大大縮短，測量精度 明顯提尚。
[0035] 8、該裝置可進行高溫及低溫高壓下不同尺寸試樣在不同應力條件下的滲透試驗 研究，針對巖石所處的地應力條件，可真實模擬高孔隙水壓、小水利梯度條件下的各種滲透 性、力學特性試驗研究。
[0036] 9、可對軸壓、圍壓、滲透壓和軸向位移進行精確控制，并可采用全自動、半自動和 手動三種控制模式。在全自動模式下，試驗可長期連續運行。
【附圖說明】：
[0037]圖1為壓力室、控溫系統及滲出水測量系統示意圖；
[0039]圖2為試驗裝置原理示意圖；
[0040] 21計算機伺服控制系統，22控溫系統，23液壓系統，24化學溶液系統，25壓力室系 統，26測量系統；
[00411圖3為壓力室內部結構圖；
[0043]圖4為壓力室工作示意圖；
[0045]圖5為試樣組合安裝示意圖，其中47中傳立柱，48密封圈，49熱縮套管。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】進行說明。
[0047]根據圖1至圖5,巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，包括壓力室體3、 位于壓力室底部的壓力室底座8(也為35)、位于壓力室頂部的壓力室蓋39,還包括位于壓力 室底部的圍壓進油孔2和滲流出口 11 (也為滲透水出口46)、靠近壓力室頂部的滲流入口 10 (也為滲透水進口 37)、位于壓力室底座外側且與壓力室底座連接的壓力室鎖帽44(也為 31)、設置于壓力室頂部的提升油缸28、位于壓力室體內壁上的加溫管5和冷卻管6、位于壓 力室體內的由上至下順序設置的上壓頭41(即上傳力柱4)、上滲透板31、試件32(也為7)、下 滲透板33、下壓頭43(也即下傳立柱）以及安裝于壓力室頂部的溫度傳感器16(也為28)，所 述的滲流出口與冷卻水箱17、體積變化量測量儀18順序連接;所述的上壓頭和下壓頭與試 件接觸的端面上分別設有環形槽，上、下滲透板分別放入環形槽內。
[0048]所述的壓力室體3相當于壓力室筒29,其作為壓力室的外殼且不包含壓力室底座 結構;所述的壓力室鎖帽使壓力室體和壓力室底座緊密連接。所述的滲流入口位于傳力桿 38頂部且與壓力室體內連通，傳力桿的底部與上壓頭直接接觸，下壓頭與壓力室底座直接 接觸，且壓力室底座下方連接千斤頂36。所述的壓力室頂部預留伸入壓力室體內的桿式凹 槽，溫度傳感器安裝桿40插入桿式凹槽內，溫度傳感器安裝于溫度傳感器安裝桿上。還包括 位于壓力室體外的保溫殼27;所述的試樣外均勻涂抹硅橡膠并套上熱縮套管49;所述的提 升油缸用于打開或關閉壓力室蓋。壓力室體外壁還設有圍壓室出氣孔道13,圍壓室出氣孔 道與圍壓室相通，圍壓室位于壓力室體內，內部放入試樣，試樣由薄壁熱縮管保護，試樣周 圍充滿圍壓油。
[0049] 還包括計算機伺服控制系統21、控溫系統22、液壓系統23、化學溶液系統24、測量 系統26、壓力室系統25(即壓力室組件），所述的控溫系統包括所述的加溫管和冷卻管以及 固定于壓力室外且對蓄水箱的滲透水加熱或制冷的加熱控制器14和制冷器15，蓄水箱位 于壓力室外且連通滲流入口 10;所述的液壓系統提供軸壓圍壓;所述的計算機伺服控制系 統對控制系統、液壓系統、化學溶液系統、測量系統、壓力室進行控制;所述的測量系統包括 所述的冷卻水箱、體積變化量測量儀以及在滲流出口后端的流量計和傳感器1;所述的化學 溶液系統將溶液存放器皿中預先配好的溶液，通過單向閥流入壓力轉換裝置中，打開高壓 或低壓滲透閥，通過計算機控制面板加載相應的滲透水壓力，并通過改變溶液存放器皿中 的化學溶液，來加載及改變化學場，滲透水溶液充滿整個壓力室體內部，使試樣與化學溶液 充分接觸。所述的測量系統還包括水槽20(用于接收體積變化量測量儀的水）、以及手動調 速閥19。
[0050] 所述的壓力室體采用四柱式承力架，增大軸向加載范圍；壓力室采用高強度合金 鋼制作，并作防水處理，擴大圍壓加載上限。在壓力室底座上預留接口，徑向應變計的信號 從壓力室內部傳輸到外部，從而實現對巖石試件的橫向變化實時測量；圍壓進油孔連通壓 力室體內且圍壓油位于試樣兩側。
[0051] 壓力室頂部對稱設置兩個提升油缸，由調節開關來控制壓力室體的整體升降，實 現自動化;將圓柱壓力室外套一壓力室鎖帽，鎖帽內側面以及底座側面加工成螺紋狀，便于 鎖帽旋緊時壓力室與底座緊密地組成壓力室體;鎖帽外部徑向對稱預留一對小圓柱孔，以 便用榔頭插入，方便輕松地旋緊鎖帽，精密地封閉壓力室體，并方便拆卸試件;壓力室頂部 靠圓柱的地方預留一個伸入壓力室體的桿式凹槽，方便插入溫度傳感器測量試件周圍的溫 度;底座邊上設計三個電路接口，方便在壓力室體里放入徑向應變計時，信號能夠連通道外 界;上壓頭與傳力桿采用耐高溫0形圈加聚四氟乙烯高彈密封圈48密封，下壓頭與底座密封 也是如此，上下壓頭與試件接觸的端面上有環形槽，之間貼入上下滲透板，起到過濾作用， 可更好的將滲透水均勻的分布在試件的表面上，上下壓頭本身起到保護和固定試樣的作 用。
[0052]本發明所述的裂隙巖石高應力高水壓溫度化學耦合滲透試驗多功能可控整體壓 帽壓力室裝置，實驗步驟如下
[0053] 1、將硅橡膠均勻涂抹于圓柱體巖石試樣側表面，并在試樣外套入薄壁熱縮套管， 以上操作可使圍壓油與試樣隔離開來。試驗時要選用彈性較好的熱縮套管，使其對試樣圍 壓的影響忽略不計。
[0054] 2、通過自動提升缸，將壓力室頂蓋打開，將制作好的試樣放入壓力室，對于高度小 于相應規格尺寸的試樣，要加入中傳力柱47，再通過自動提升缸將壓力室蓋閉合，最后確認 壓力室是否有漏氣現象，經此操作后則可對試樣進行下一步滲透性試驗。
[0055] 3、加載軸壓圍壓，此步驟是通過計算機伺服系統及液壓系統等置配合完成，通過 高壓傳感器及流量計獲得相關數據，并通過計算機伺服系統進行反饋，調節，記錄等操作。
[0056] 4、滲透壓力及化學場加載，將溶液存放器皿中預先配好的溶液，通過單向閥，流入 壓力轉換裝置中，打開高壓或低壓滲透閥，通過計算機控制面板加載相應的滲透水壓力，并 通過改變溶液存放器皿中的化學溶液，來加載及改變化學場，滲透水只通過試件內部，壓 力室桶內部充滿圍壓油。
[0057] 5、加載溫度場，本試驗裝置配套的控溫系統分為加溫和制冷兩種控制溫度方式， 并對滲透水和圍壓油分別加熱，以保證試驗溫度準確。
[0058]滲透水：打開電源后，加熱控制器（或制冷器）可對蓄水箱中的水進行加熱（或制 冷），并對蓄水箱內的水溫實時監測。
[0059]圍壓油:打開溫度控制器，利用加熱管或冷卻管對壓力室內的圍壓油進行加熱(或 制冷），通過預加入壓力室中的溫度傳感器對圍壓油進行溫度實時測量監控，直至達到預設 溫度。
[0060] 6、數據測量：如圖所示，滲出水體經滲流出口進入冷卻水箱將滲出的高溫水或放 出蒸汽變為低溫水以便進行真實測量，再由體變測量儀測得冷卻水箱中的水位變化值，計 算機即可根據檢測的水位變化值計算得到精確的滲出水體積量，以此滲出水變化量研究應 力-滲流-溫度-化學四場耦合作用下裂隙巖石的滲透特性。
[0061] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，包括壓力室體、位于壓力室底部的 壓力室底座、位于壓力室頂部的壓力室蓋，其特征在于，還包括位于壓力室底部的圍壓進油 孔和滲流出口、靠近壓力室頂部的滲流入口、位于壓力室底座外側且與壓力室底座連接的 壓力室鎖帽、設置于壓力室頂部的提升油缸、位于壓力室體內壁的加溫管和冷卻管、位于壓 力室體內的順序設置的上壓頭、上滲透板、試件、下滲透板、下壓頭以及安裝于壓力室頂部 的溫度傳感器，所述的滲流出口與冷卻水箱、體積變化量測量儀順序連接;所述的上壓頭和 下壓頭與試件接觸的端面上設有環形槽，上、下滲透板分別放入環形槽內。2. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 所述的壓力室體相當于壓力室筒，其作為壓力室的外殼且不包含壓力室底座結構;所述的 壓力室鎖帽使壓力室體和壓力室底座緊密連接。3. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 所述的滲流入口位于傳力桿頂部且與壓力室體內連通，傳力桿的底部與上壓頭直接接觸， 下壓頭與壓力室底座直接接觸，且壓力室底座下方連接千斤頂。4. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 所述的壓力室頂部預留伸入壓力室體內的桿式凹槽，溫度傳感器安裝桿插入桿式凹槽內， 溫度傳感器安裝于溫度傳感器安裝桿上。5. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 還包括位于壓力室體外的保溫殼;所述的試樣外均勻涂抹硅橡膠并套上熱縮套管;所述的 提升油缸用于打開或關閉壓力室蓋。6. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 還包括計算機伺服控制系統、控溫系統、液壓系統、化學溶液系統、測量系統，所述的控溫系 統包括所述的加溫管和冷卻管以及固定于壓力室外且對蓄水箱的滲透水加熱或制冷的加 熱控制器和制冷器;所述的液壓系統提供軸壓圍壓;系統對控制系統、液壓系統、化學溶液 系統、測量系統、壓力室進行控制;所述的測量系統包括所述的冷卻水箱、體積變化量測量 儀以及在滲流出口后端的流量計;所述的化學溶液系統將溶液存放器皿中預先配好的溶 液，通過單向閥流入壓力轉換裝置中，打開高壓或低壓滲透閥，通過計算機控制面板加載相 應的滲透水壓力，并通過改變溶液存放器皿中的化學溶液，來加載及改變化學場，滲透水溶 液充滿整個壓力室體內部，使試樣與化學溶液充分接觸。7. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 所述的壓力室體采用四柱式承力架，增大軸向加載范圍;壓力室采用高強度合金鋼制作，并 作防水處理，擴大圍壓加載上限。8. 根據權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室，其特征在于， 在壓力室底座上預留接口，徑向應變計的信號從壓力室內部傳輸到外部，從而實現對巖石 試件的橫向變化實時測量;圍壓進油孔連通壓力室體內且圍壓油位于試樣兩側。9. 巖石耦合滲透試驗中多功能整體壓帽式壓力室的試驗方法，包括如下步驟： (1) 將硅橡膠均勻涂抹于圓柱體巖石試樣側表面，并在試樣外套入薄壁熱縮管； (2) 通過提升油缸將壓力室頂蓋打開，將制作好的試樣放入壓力室，再通過提升油缸將 壓力室蓋閉合，最后確認壓力室是否有漏氣現象； (3) 加載圍壓，液壓系統中的液壓油通過承壓油缸進入圍壓室；加載軸壓，向軸向油缸 注油，試樣通過軸向立柱、上傳力柱和下傳力柱產生軸壓，通過計算機伺服系統及液壓系統 配合完成，通過高壓傳感器及流量計獲得壓力和流量數據，并通過計算機伺服系統進行反 饋，調節，記錄操作； (4) 滲透壓力及化學場加載，將溶液存放器皿中預先配好的溶液，通過單向閥流入壓力 轉換裝置中，打開高壓或低壓滲透閥，通過計算機控制面板加載相應的滲透水壓力，并通過 改變溶液存放器皿中的化學溶液，來加載及改變化學場，滲透水只通過試件內部，壓力室桶 內部充滿圍壓油； (5) 加載溫度場，控溫系統分為加溫和制冷兩種控制溫度方式，并對滲透水和圍壓油分 別加熱； 滲透水:打開電源后，加熱控制器或制冷器對蓄水箱中的水進行加熱或制冷，并對蓄水 箱內的水溫實時監測;滲透水用于流入滲流入口； 圍壓油：加熱控制器、制冷器分別通過加溫管、冷卻管控制圍壓室內的溫度，利用加熱 管或冷卻管對壓力室內的圍壓油進行加熱或制冷，通過預加入壓力室中的溫度傳感器對圍 壓油進行溫度實時測量監控，直至達到預設溫度； (6) 數據測量:滲出水體經滲流出口進入冷卻水箱將滲出的高溫水或放出蒸汽變為低 溫水以進行真實測量，再由體積變化量測量儀測得冷卻水箱中的水位變化值，計算機伺服 系統根據檢測的水位變化值計算得到精確的滲出水體積量，以此滲出水變化量研究應力-滲流-溫度-化學四場耦合作用下裂隙巖石的滲透特性。
【文檔編號】G01N15/08GK106018236SQ201610353587
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】康金昌, 劉藝召, 周慶, 尹江珊, 劉星星, 詹美禮, 羅玉龍, 何淑媛
【申請人】河海大學