一種多場耦合試驗試件防水側(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，涉及一種多場耦合試驗試件防水側(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)力耦合作用實驗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實際工程更具指導(dǎo)意義。三軸壓縮條件下的變形特征主要通過三軸試驗進行研宄。根據(jù)試驗的應(yīng)力狀態(tài)，三軸試驗可分為兩類:常規(guī)三軸試驗和真三軸試驗。常規(guī)三軸試驗的應(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或假三軸試驗。真三軸試驗的應(yīng)力狀態(tài)為σ pop ο 3>0，即巖石試件在三個彼此不等壓三軸試驗。目前普遍使用的是常規(guī)三軸試驗，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)力耦合作用試驗標(biāo)準(zhǔn)，目前普遍沿用巖石應(yīng)力作用試驗標(biāo)準(zhǔn)對試件進行密封。通常使用熱塑管包裹巖石試件，然后用熱吹風(fēng)機對其加熱，使之收縮貼合試件外表面，主要是防止巖石破碎時碎渣濺入硅油內(nèi)，同時具有一定的密封性。(2)傳統(tǒng)裝置或為簡陋或為繁瑣，操作非常不便、而且測試數(shù)據(jù)失真，不適合規(guī)?；⒎€(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)力耦合實驗時，熱塑管密封不嚴的問題便顯現(xiàn)出來。當(dāng)施加較高滲透壓時，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。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)力耦合作用試驗巖石的滲流特性。(4)此外，目前眾多的實驗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考慮溫度的影響也是一項關(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)簡單、密封性好的多場耦合試驗試件防水側(cè)漏裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種多場耦合試驗試件防水側(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、橫向設(shè)置有環(huán)向位移引伸計。
[0006]上述多場耦合試驗試件防水側(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]上述多場耦合試驗試件防水側(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]上述多場耦合試驗試件防水側(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]上述多場耦合試驗試件防水側(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整個側(cè)漏裝置進行密封，實現(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，進而影響試件環(huán)向形變數(shù)據(jù)采集和滲透系數(shù)的測定，保證了試驗數(shù)據(jù)的真實性；
[0013]3.本發(fā)明內(nèi)熱塑管外表面設(shè)有濕敏電阻，可實時觀測滲流水是否側(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為裝置在試驗機上的示意圖。
[0017]圖4為采用本發(fā)明前進行三軸試驗20°C時滲透壓差與時間圖。
[0018]圖5為采用本發(fā)明前進行三軸試驗濕敏電阻阻值變化圖。
[0019]圖6為采用本發(fā)明后進行三軸試驗20°C時滲透壓差與時間圖。
[0020]圖7為采用本發(fā)明后進行三軸試驗40°C時滲透壓差與時間圖。
[0021]圖8為采用本發(fā)明后進行三軸試驗60°C時滲透壓差與時間圖。
[0022]圖中，1.上水孔壓盤，2.下水孔壓盤，3.進水孔，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，12.環(huán)向位移引伸計，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.進油口。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[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)有進水孔3，通過進水孔3連接外部的進水管，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濕度的增加而減小的特點。整個巖石試件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11、橫向設(shè)置環(huán)向位移引伸計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準(zhǔn)頂部插銷安裝在固定圓