[发明专利]一种面向长方体边界高压密封需求的自动注胶装置及方法

说明书

一种面向长方体边界高压密封需求的自动注胶装置及方法，装置包括盒体、盒盖、密封压板、注射式胶筒及注胶与抽真空控制系统，试样压块组合体在盒体内组装并由密封压板压紧固定，盒盖上设置真空抽气孔，盒体底部设置注胶孔，注胶与抽真空控制系统的抽真空气路与真空抽气孔连通，注胶气路通过驱动气缸动作向注射式胶筒提供推挤压力，注射式胶筒排胶口与盒底注胶孔连通。方法为：在盒底布置减摩层，在盒内组装试样压块组合体，岩石试样下端暴露面上粘贴垫块，垫块厚度为岩石试样与金属压块厚度差值的一半，金属压块阶梯槽内插有密封档条，在密封压板底面布置减摩层，将密封压板和盒盖依次安装到位，先抽真空再注胶，注胶完成后待胶固化再取出组合体。

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，特别是涉及一种面向长方体边界高压密封需求的自动注胶装置及方法。

背景技术

岩石是金属矿物资源的载体、是油气能源的储层体、是隧道工程的对象体。岩石工程开挖/开采行为诱发地下岩石单元体的应力场发生变化，是诱发岩石工程应力型地质灾害的主因。因此，有必要对岩石类地质材料开展不同类型的岩石力学试验以获得力学参数，进而指导岩石工程设计。

地下岩石单元体与周边岩石单元体相互作用，岩石单元体在空间上是通常承受三个正交方向上的压应力以及单元体面上的剪切应力；同时对于流体作用类岩石，内部孔隙承受一个的水压或者气压。如何在室内岩石力学实验中模拟地下岩石单元体受力状态，需要解决传递加载应力的金属压块与长方体岩石试样的边界条件，这是岩石力学试验前的重要准备工作。

目前，为了真实模拟地下岩石单元体的受力环境，大多数岩石力学试验采用长方体岩石试样。对长方体岩石试样与合金压块组合体完成力学加载有两种方案。方案一：采用六个金属压块与长方体岩石试样的六个表面接触，理论上可以传递应力给岩石试样，但在完成岩石试样内流体行为(渗流、压裂、吸附等)的模拟，显然需要解决岩石各个棱边处的密封问题。方案二：采用四个互扣式金属压块传递压应力给长方体岩石试验的四周表面，出于岩石变形测量等目的，试样另外两个表面采用高压金属压力室内的高压流体环境传递压应力，但是基于岩石有效应力理论，压力室内的高压流体与岩石表面必须分离，这样需要解决岩石试样两个暴露表面与相关长方体岩石试样棱边处的密封问题。

岩石力学试验采用压力室流体进行高压加载或者模拟岩石试样内流体力学行为，均需要解决长方体岩石试样与金属压块组合体暴露面及棱边处的界面密封问题，同时密封方式需要适应金属压块要传递几百MPa级别的压应力到岩石表面变形协调问题，以及金属压块与岩石试样会有mm级别的相对变形运动协调问题。

当前岩石力学试验解决长方体边界高压密封的方法通常采用高粘度流体型密封胶，同时辅以固定夹具，并以纯手动方式注射高粘度密封胶充填缝隙和表面，待密封胶固化后使长方体岩石试样与金属压块组合体形成有效密封，用于后期同类型的岩石力学试验。但是，手动注射涂胶效率低，金属压块棱边处密封胶充填难度大，而且注胶过程对操作者的经验要求高，因此密封工艺可靠性难以保证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种面向长方体边界高压密封需求的自动注胶装置及方法，具有操作简单、无需依靠操作者经验的特点，能够有效提升长方体岩石试样与金属压块组合体的密封效率和密封工艺可靠性。