[发明专利]煤岩流变渗流试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流变试验装置，具体地说，涉及用于煤及中软岩石的流变力学试验及流变过程中的渗流试验的煤岩流变渗流试验装置。

背景技术

流变特性是岩土类材料重要的力学特性之一，它对岩土材料的长期强度有很大的影响。目前，国内外对岩土类材料流变特性开展了广泛的研究工作。从实验室实验到工程分析，从经验公式到理论模型，都已经取得了一些有益成果。作为一种类岩土材料，煤岩也具有明显的流变特性。大量现场实例表明，煤与瓦斯的延迟突出现象就与含瓦斯煤的流变特性有关。

按所施加的外荷载的方式不同，可以将土的室内流变试验分为两大类，即直接法和间接法。前者是指直接施加剪切力的试验方法，包括直接剪切和扭转试验，后者则是利用单轴或三轴压缩或拉伸荷载，包括一维固结(渗透)试验和三轴剪切试验。针对不同的研究目的、研究对象和研究内容，流变试验的方法及其仪器设备也是多种多样的。

目前主要的流变试验装置均是针对土和岩石材料，对煤岩体尤其是含瓦斯煤的流变试验装置非常少见。何学秋教授研制的三轴压力室，主要由下盖体、上座和压块三部分组成。瓦斯由压块中心通道进入煤体，由底座排出。液压油由缸壁进入下盖体由上座排出。由于该装置在装卸煤样时，先将压块和底座垫通过胶套连接并密封之后放入压力室中，再紧固上座，这个过程很容易使煤样遭到破坏，使试验结果变得非常不可靠；其次，该装置的气体压力较低(小于2MPa)，不能满足现场试验条件；另外，目前的各种三轴流变仪均无法量测压力室内部试样的环向变形，只能通过外部试验仪器量测轴向变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能满足含煤岩流变渗流试验要求，且试验结果更可靠的煤岩流变渗流试验装置。

为实现上述目的，本发明针对原来流变试验装置在装卸煤样时，容易使煤样遭到破坏的缺陷，在压力室内设置定心装置，使煤样施入后不会晃动避免损坏煤样，具体技术方案如下：一种煤岩流变渗流试验装置，包括下盖体、安装在该下盖体上端的上座，所述下盖体轴向上设有开口向上的下内腔，下内腔内放置有下压块，下压块上方设有胶套，该胶套的上、下端均内套有垫块，该垫块上设有上下贯通的第一气道，所述胶套内安装有经导线与外界相通的应变计，胶套的上方设有上压块，该上压块与所述下压块分别设有进气通道和排气通道，该进气通道和排气通道的一头经所述第一气道与所述胶套内部相通，该进气通道和排气通道的另一头分别经导管与安装在所述下盖体上的进气口和排气口相通，所述下盖体和上座上分别设有进油通道和排空孔，所述上座上设有开口向下的上内腔，该上内腔与所述下内腔相通，所述上压块和胶套均位于该上内腔内，该上内腔内还设有定心装置，该定心装置由安装在所述下内腔端口的下定心盘以及经定位螺杆安装在该下定心盘上方的上定心盘组成，上定心盘和下定心盘的中心开有圆孔，所述上压块和下压块分别安装在上定心盘和下定心盘的中心圆孔内，所述上定心盘和下定心盘的圆环上均设有小孔；所述上压块上放置压头，该压头的顶端与加压活塞杆的下端相连，该加压活塞杆的上端从所述上座的中部伸出，加压活塞杆与上座之间设有密封装置。试验时，先将煤样放入胶套，然后放到定心装置中心后用管箍与垫块联接并箍紧，整个装样过程方便简单，避免了煤样的损坏；而且本发明由下盖体、上座装上的内腔共同组成压力室，这样方便试验前的安装。

作为优选例，所述上压块和下压块在与所述垫块相接的一端固定安装有气接头，该气接头上对应设有与所述第一气道相通的第二气道，并且，两气接头与所述上压块、下压块的接合处均设有腔室，所述进气通道和排气通道经该腔室与所述第二气道相通。在气接头与压块的接合处增加腔室的目的在于使从进气通道进入的气体分散后，通过第二气道及第一气道进入煤样内，流过煤样后，同样经第二气道及第一气道汇集到腔室内，经排气通道排除，有利于真实的模拟实际环境，增加实验结果的可靠性。

作为优选例，所述加压活塞杆的下端为球面弧形，所述压头的上端与该球面弧形配合的设有球面凹槽，所述加压活塞杆的下端经挂圈固定在该球面凹槽内。加压活塞杆与压头由球面万向联接，避免了煤样的偏压，实验结果更能反映煤样的真实受力情况。

作为优选例，所述下盖体上径向设有与该下盖体内腔相通的引线孔，引线孔内设有密封螺杆，该密封螺杆的中部为空心，所述导线经密封螺杆穿出液压缸之外。通过导线将内部传感器信号传出缸体之外，由应变仪接收以便监测试件在各方向的变形。