[实用新型]一种三轴压力下岩样加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种岩样加热装置，尤其是一种适用于岩石三轴试验的岩样加热装置，属于岩石力学工程领域。

背景技术

随着人类社会的发展和科学技术的飞速进步，诸如煤炭地下气化、高温岩体地热开发、深部油气开采、废料处置等与温度有关的工程问题越来越多，迫切需要了解深部岩体在温度、应力和流体共同作用下的耦合特性，而这些问题的解决离不开实验技术的发展和进步，离不开试验机技术的发展。例如：石油钻井的深度已达到8000m，高温岩体地热资源开采深度在5000m以上，金属矿山开采深度达到3000m，煤炭地下气化与井下火灾温度在1000℃以上。国内外现有的高温高压试验机，尽管试验的温度和压力都很高，但所测试件多为φ20×40mm，非常小，且功能单一，仅可以进行变形特性和弹性波等地球物理方面的研究，根本无法提供与人类工程活动相关的岩体性态。

美国MTSMTS8504600KW试验机，能实验尺寸为Φ50×100mm的试样，采用液压油加载围压，油温控制在-20℃≤T≤200℃范围之内，一般在200吨至300吨之间，但仍存在加载温度低，压力小的缺点。中国科学院工程地质力学重点实验室岩石力学试验室TAW-2000电液伺服试验机具有轴压、围岩、孔隙水压和温度独立闭环控制系统，主机采用美国MTS三轴主机结构，刚度大于10GN/m，轴压2000kN，围压100MPa，孔隙水压60MPa，温度-50～200℃，试件直径25mm～100mm，最小采样时间间隔为1ms。可进行单轴、三轴应力应变全过程试验，恒速、变速、循环加卸载及多种波形控制试验，孔隙水和高低温特性试验等。

目前，国内外岩石力学实验室研究主要以Φ50×100mm的小岩石试样为主，压力试验机刚度小，实际操作中存在破断后回弹的现象，同时在三轴试验中，采用液体施加围压，不具备高温、高压耦合的条件。岩石力学工程要求对岩体力学有更深入的研究和认识，从宏观上解决实际工程中遇到的问题。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是针对已有技术中存在有问题，提供一种结构简单，易操作，可对大直径岩样进行三轴力学性能试验装置。

技术方案：本实用新型的岩样加热装置，包括推移小车底座，推移小车底座上设置由内外两层厚壁圆筒预应力缩套为一体的三轴压力室体炉体，推移小车底座的中部开有与内厚壁圆筒相同直径的通孔，通孔内设有围压套，围压套内设有轴压头，轴压头上设有支撑在岩样体下端的下压头，岩样体上端设有上压头；内厚壁圆筒的内壁上附着有隔热层；上压头和轴压头的外圆周上附着有上下连通的电热合金片，岩样体的外圆周上附着有绝缘隔热层；轴压头和下压头与内厚壁圆筒所围成的空间内装有下叶腊石粉，岩样体与内厚壁圆筒所围成的空间内装有工业盐，并装有多个热电偶；上压头与内厚壁圆筒所围成的空间内装有上叶腊石粉；内厚壁圆筒上部设有带有铜电极的盖板，盖板上设有将热电偶引线导出的锥塞，外厚壁圆筒的外圆周上布有水冷却铜管。

所述的绝缘隔热层由设在电热合金片内外的内云母纸层和外云母纸层构成；所述的隔热层为云母纸；所述上压头和下压头外圆周上的电热合金片外部设有将其箍紧的铜套；所述内厚壁圆筒、外厚壁圆筒采用H13钢铸造；所述的热电偶铠装有瓷管。

有益效果：本实用新型解决了长期以来小岩样、低温的、液体施加围压的实验条件；装置采用Φ200×400mm的大岩石试样，是普通岩石试样的64倍，同时允许岩石试样有大的裂隙，可以模拟构造面对岩体强度的影响；采用固体颗粒工业盐来施加围压，允许高温、高压耦合场，最高温度可以达到600℃，试件最大轴向压力318MPa，最大侧向固体传压压力250MPa，最大孔隙压压力250MPa；高温三轴压力室具有高精度的温度稳定控制功能，温度控制灵敏度不大于±0.3％；

可以研究高温高压下，或常温下，岩体变形特性、强度特性、固流热耦合特性、流变特性、渗透特性、热传导特性；研究热与应力复合作用下，固体矿物(煤、油母页岩等)相变、熔融、传热传质，液化、气化，化学反应等特性与规律；研究高温高压下，岩体变形与钻机具的相互作用，水力压裂规律等。

设备主要用于探索深部采矿、煤炭地下直接液化与气化、地热开采、煤层气开采、深部油气开采、废料处置、矿山安全、建筑安全等极为广泛的工程领域的深刻的科学规律与自然现象，为能源与资源开发提供原创性的思路与研究方向。

附图说明

图1是本实用新型的岩样加热装置结构示意图。

图2是本实用新型图1中局部I放大图。

图3是本实用新型图1中局部II放大图。