[发明专利]受载煤岩体热流固耦合CT三轴压力腔

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种受载煤岩体热流固耦合CT三轴压力腔。

背景技术

随着城镇化建设的推进，基础设施的不断完善，施工工艺的不断改进。对三轴试验机的需求已不仅仅局限于材料工程，已经广泛的应用于岩土工程、建筑材料、地质灾害研究与应用等领域。特别是在岩石力学领域，对岩石在应力作用下的变形及渗流特性的研究是岩石力学领域的主要方向之一，常规三轴试验仪是试验岩石力学领域最常见的仪器之一，后经学者们改造后能够完成热流固耦合条件下的三轴试验。然而由于加载腔体需承受高强度的载荷，很难将腔体实现透明化。所以，试验过程中试样的变形的可视化问题一直困扰着广大科研工作者。

CT技术已经广泛的应用于医疗诊断以及工业无损检测领域，有学者已经开始将CT应用于岩石力学领域，但由于受到限制CT穿透性能和腔体对射线的吸收。目前用于CT的加载腔体的材料普遍为有机玻璃或者铝合金材料，这些材料的强度密度比不高，用这些材料制作的加载腔体所能承受的应力也不高，难以适用于CT扫描要求。因此，需要开发一种应用于通过医用CT扫描的热流固耦合三轴试验系统的CT三轴压力腔。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种受载煤岩体热流固耦合CT三轴压力腔，该压力腔的腔体采用台阶结构使试件区的壁厚减薄，提高射线穿透性，并通过内衬绝热套形成保温结构，降低对CT扫描机的热影响，同时，压力腔采用钛合金制造不仅可减轻重量，还可确保高压试验要求。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种受载煤岩体热流固耦合CT三轴压力腔，包括筒形结构的压力腔体，压力腔体由后端的连接盘通过四根柱杆和轴压加载缸安装板形成反力架结构，压力腔体采用钛合金制造，压力腔体内部两端分别设有一盘丝加热器，压力腔体的筒形部内壁上衬有由纳米气凝胶材料制成的绝热套，压力腔体的筒部外壁在与岩石试样的对应区域形成壁厚减小的内凹结构。

采用前述技术方案的本发明，压力腔采用台阶结构的钛合金制造，不仅可减轻重量，还可确保高压试验要求。同时，台阶结构可使试件区的壁厚尽量减薄，提高CT扫描射线的穿透性，并通过内衬绝热套形成保温结构，降低对CT扫描机的热影响。

优选的，所述反力架还包括通过螺栓与连接盘和轴压加载缸安装板分别固定连接的安装底板上。安装底板构成压力腔反力架的一部分，可有效增强试验腔结构强度，可有效满足高压试验要求，确保试验过程稳定；另外，安装底板还用于与其他构件连接，满足安装连接要求。

进一步优选的，所述压力腔体的前端形成连接法兰，连接法兰通过螺栓连接有下底盘；下底盘内侧装设有固定压头组合体，固定压头组合体由固定压头主体和具有蜂窝孔结构的蜂窝孔固定压头轴向组合形成，蜂窝孔固定压头自由端用于承载岩石试样；所述连接盘中部间隙配合有具有法兰盘的透盖，透盖具有的法兰盘位于连接盘内侧，透盖通过其法兰盘与连接盘形成端面密封结构，透盖内径向密封配合有活动压头组合体，活动压头组合体由活动压头主体和具有蜂窝孔结构的蜂窝孔活动压头轴向组成形成，蜂窝孔活动压头用于向岩石试样施加轴向载荷；固定压头主体和活动压头主体上均设有用于捆扎铁丝的环形凹槽。压力腔中部的试件安装部分可方便的与压力腔分离，试件安装操作方便，并可有效确保试件自身密封，避免围压流体进入试件内部确保试件内部渗流符合试验要求，确保试验结果准确。

进一步优选的，所述两个盘丝加热器分别包围在固定压头主体和活动压头主体一段杆部的外周。以形成布局紧凑的结构，且两个加热器分布在压力腔两端，加热围压液体均匀性好，确保试验结果可靠。

进一步优选的，所述下底盘和透盖之间通过至少两个定位杆连接，定位杆一端固定在下底盘上，另一端与透盖上的配合孔形成滑动配合的连接关系，多根定位杆周向均布在固定压头主体外周，以在岩石试样安装后固定压头主体和活动压头主体同轴线。以通过定位杆形成固定压头与活动压头的同轴线定位，确保试件承载均匀，试验结果准确。

进一步优选的，所述下底盘外侧固定连接有定位盘，定位盘上设有用于与第三构件形成定位的定位结构。以通过定位盘使下底盘轴线位置固定，便于下底盘与腔体连接时找正螺栓连接孔位置，提高试件安装的方便性和快捷性。

本发明的有益效果是，压力腔重量轻、强度高，对CT扫描热影响及射线吸收小，且结构稳定、试件装拆方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中部分结构的结构示意图。