[发明专利]一种破碎岩体多相耦合蠕变加载试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种破碎岩体多相耦合蠕变加载试验装置，其特征在于：包括轴向加压卸载装置、蠕变测试装置、渗透率测试检测装置和高低温试验环境控制装置，通过轴向加压卸载装置和高低温试验环境控制装置模拟不同的地层环境，利用蠕变测试装置和渗透率测试检测装置获得岩样加载试验数据；轴向加压卸载装置包括轴向液压缸（7）和轴向液压缸控制器（2），轴向液压缸（7）设置有能够垂直向下伸长的液压缸活塞杆（20），蠕变测试装置包括设置在液压缸活塞杆（20）下端的位移计（6），带有位移计（6）的液压缸活塞杆（20）滑动连接有空心圆管（5）；渗透率测试检测装置包括煤样渗透缸筒（3）、渗透加压垫槽（16）、高低温储气仓（4）和盛水容器（14），渗透加压垫槽（16）设置在煤样渗透缸筒（3）上部，煤样渗透缸筒（3）底部开有进气孔（17），进气孔（17）通过导气管（13）连接有带有减压阀（18）的气瓶（19），盛水容器（14）内设置有充满水且倒扣设置的量筒（15），量筒（15）通过集气管（21）与渗透加压垫槽（16）连接；高低温试验环境控制装置包括试验控制箱（10），试验控制箱（10）内设置有热交换器（11），试验控制箱（10）通过导气管（13）分别连接有高低温储气仓（4）和冷热压缩式气体交换器（12）。

2.根据权利要求1所述的一种破碎岩体多相耦合蠕变加载试验装置，其特征在于：轴向液压缸（7）固定设置在试验台（1）的顶板（1.1）下，轴向液压缸控制器（2）设置在试验台（1）的中间板（1.2）上，空心圆管（5）设置在渗透加压垫槽（16）上并与其连通，渗透加压垫槽（16）为倒扣设置的圆筒结构，煤样渗透缸筒（3）为空心圆柱组合结构并设置在试验台（1）的底板（1.3）上，高低温储气仓（4）是设置在试验台（1）底板（1.3）上的密闭腔体并将煤样渗透缸筒（3）和部分渗透加压垫槽（16）包围在内，高低温储气仓（4）内设置有压力传感器（8）和电动导风板（9），电动导风板（9）通过导气管（13）连接有试验控制箱（10）。

3.根据权利要求1或2所述的一种破碎岩体多相耦合蠕变加载试验装置，其特征在于：渗透加压垫槽（16）的直径小于煤样渗透缸筒（3）的直径，煤样渗透缸筒（3）为上部小直径下部大直径的一体式空心圆柱结构，煤样渗透缸筒（3）的顶部和底部分别设置有阻隔煤样掉落的透气孔板，渗透加压垫槽（16）设置在顶部的透气孔板上。

4.一种破碎岩体多相耦合蠕变加载试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：将煤样置于煤样渗透缸筒（3）中，检查渗透率测试检测装置的气密性，并检查轴向加卸载装置是否可以正常运行，检查完毕后打开气瓶（19）使气体充满整个高低温储气仓（4）；

步骤二：通过控制试验控制箱（10），通过冷热压缩式气体交换器（12）对高低温储气仓（4）内的气体温度进行调节并使其处于恒温状态；

步骤三：调节液压缸控制器（2）使得液压缸活塞杆（20）在空心圆管（5）内向下加压，空心圆管（5）中的气体压缩对设置在煤样渗透缸筒（3）中的煤样提供不同的轴压，煤样渗透缸筒（3）中的气体通过渗透加压垫槽（16）和集气管（21）作用到达量筒（15）内，使得量筒（15）内的水被部分压出，通过量筒（15）中液面的读数以及空心圆管（5）中位移计（6）的读数得到破碎岩体渗透率的两个参数值；

步骤四：重复步骤三，通过调节液压缸控制器（2）获得不同的轴压，进一步测量出不同轴压下的多种渗透率参数值；

步骤五：保持同一轴压不变，调节气瓶（19）的减压阀（18），逐级降低气体压力测定每一级气体压力所对应的煤样渗透率参数值，得到不同孔隙压力条件下煤样的气体渗透率参数值；

步骤六：收集实验数据，记录不同轴压下的渗透率参数值以及不同孔隙条件下的气体渗透率参数值。