[实用新型]一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置

说明书

本实用新型公开了一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置，涉及岩石力学试验技术。本装置是：节理试样置于剪切模块内，剪切模块置于围压加载子系统内；径向变形测量计夹在节理试样的两侧；围压加载子系统通过管道和阀门与压缩空气源连接；轴向加载子系统、孔压加载子系统、温度控制子系统、控制测量子系统和真空子系统分别与围压加载子系统连接。该装置可以完成高温、高孔压作用下的剪切渗流实验，也可以测量剪切时的节理的渗透率；该装置采用了伺服电机及精密滚珠丝杠可以实现轴向位移的高精度控制，可长时间稳定的运行；采用了水下荷载传感器可以避免围压室活塞的摩擦力，提高了应力的测量精度。

技术领域

本实用新型涉及岩石力学试验技术，尤其涉及一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置。

背景技术

岩体的力学特性和水力特性很大程度上取决于岩体中的节理或裂隙的力学和水力特性，而对节理或裂隙的剪切渗流实验是研究这些特性的重要手段。然而，目前现有的剪切渗流设备无法满足对深埋节理的力学和水力特性研究需要。因为深部岩体处于高温、高孔隙压的环境下，研究深埋节理的力学和水力特性需要模拟高温、高孔隙压的环境。当前现有的剪切渗流设备只适应于较低孔隙压作用下的剪切渗流实验，而且无法模拟地层的高温环境。因此很有必要研制出一种适用于高温、高孔隙压作用下的剪切渗流实验装置。

基于现有的发明（多相流-应力耦合岩芯剪切试验装置及其方法：公开号CN106442172A）可以有效地解决节理或裂隙剪切过程中对高压孔隙流体的密封；基于现有的实用新型（适用于岩石剪切的弹簧片法向变形测量计：公开号CN206710225U）可以对剪切过程节理或裂隙径向变形进行测量。虽然这些装置和方法可以解决流体密封问题和径向测量问题，但不能独立地完成节理的剪切渗流实验，需要借助其他设备，如常规三轴实验机。而且这些外部设备的加载控制方式并不能很好地适应该剪切模块，且不一定能实现温度控制。因此，我们提出了这种基于发明（CN106442172A）适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置及其方法。该发明采用了形如“L”的剪切垫块来对节理或裂隙岩体进行剪切，因此命名为L型剪切。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置，可以完成高温、高孔隙压作用下节理的剪切渗流实验及剪切时对节理渗透率的测定实验。

本实用新型的目的是这样实现的：

通过围压加载泵和围压室对节理可以施加围压，围压与节理的正应力相等；孔隙计量泵可以对节理注入高压孔隙流体；温控系统可以加温模拟高温环境；轴向加载系统对节理施加剪切应力并能精确控制剪切位移或剪切应力。采用水下荷载传感器内置于围压室内部可以直接测量剪切力的大小，避免了围压室活塞的摩擦力带来的实验误差；轴向LVDT可以测量剪切位移、径向变形传感器可以测量节理径向变形。

具体地说：

一、适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置（简称装置）

包括实验对象——节理试样；设置有6个子系统及其它组件；

6个子系统包括围压加载子系统、轴向加载子系统、温度控制子系统、孔压加载子系统、控制测量子系统和真空子系统；

其它组件包括剪切模块、径向变形测量计、压缩空气源和第1、2……8阀门；

其位置和连接关系是：

节理试样置于剪切模块内，剪切模块置于围压加载子系统内，径向变形测量计夹在节理试样的两侧；

围压加载子系统通过管道和阀门与压缩空气源连接，通过施加围压为节理试样施加正应力，剪切模块实现节理试样的剪切错动；

轴向加载子系统、温度控制子系统、孔压加载子系统、控制测量子系统和真空子系统分别与围压加载子系统连接；