[发明专利]一种方形岩石剪切-渗流耦合试验盒

说明书

本发明公开了一种方形岩石剪切‑渗流耦合试验盒，属于剪切‑渗流试验技术领域，目的在于一种方形岩石剪切‑渗流耦合试验盒，解决现有设备剪切渗流密封效果较差的问题。其包括底垫板、下剪盒、上剪盒、试验压头、侧框、滚针排、压轴组合、气囊及密封件及紧固件。其大大提高了岩石试样剪切渗流的密封性，在剪切过程中，无论岩石试样发生剪胀、剪缩或发生错位变形产生相对位移时，均可依靠气体膨胀来提供密封补偿继而实现有效密封，解决了现有设备剪切渗流密封效果较差的问题。本发明适用于方形岩石剪切‑渗流耦合试验盒。

技术领域

本发明属于剪切-渗流试验技术领域，具体涉及一种方形岩石剪切-渗流耦合试验盒。

背景技术

深部地下工程主要涉及到核废料处置、地下天然气储库、深部采矿、CO2封存、地热开发和压气储能等涵盖国计民生的各个领域。在富含水的深部地下工程中，节理裂隙中往往存在着高渗透差、高水力梯度会引起的高流速渗流以及岩体稳定性问题。一方面深部岩体工程稳定性很大程度上取决于节理渗流特性，反过来深部岩体中应力的变化，尤其是剪切应力的作用，导致节理发生张开或闭合变形而引起节理的渗流特性。高渗透压下深部岩体节理中的渗流与应力耦合特性已成为了大型深部地下工程稳定性分析中的迫切需要解决的关键性科学问题。

目前对岩石节理进行室内剪切-渗流耦合试验是研究节理全剪切-渗流耦合特性研究的直接有效的手段。而研制岩石节理全剪切-渗流耦合试验系统最核心的技术难点在于剪切渗流盒的设计与制作。但是现有的试验设备由于结构缺陷，存在对岩石试样剪切渗流密封效果差的问题，这会大大降低试验精度，导致试验数据不准确。同时，在进行剪切试验的过程中，岩石试样还可能发生剪胀、剪缩或发生错位变形产生相对位移等情况，这会使岩石试样与密封结构产生间隙，导致密封失效，继而造成试验失败。如果能保证该状态下岩石试样的剪切渗流密封效果，势必会大大提高剪切渗流的试验精度和试验效率。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种方形岩石剪切-渗流耦合试验盒，解决现有设备剪切渗流密封效果较差的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种方形岩石剪切-渗流耦合试验盒，包括底垫板，所述底垫板上安装有下剪盒，所述下剪盒与底垫板的接触面上设置有滚针排，所述下剪盒上方设置有上剪盒，所述底垫板上位于下剪盒前后两侧设置有侧框，所述下剪盒、上剪盒、侧框共同形成用于放置岩石试样的腔体，所述上剪盒包括上剪盒座、上剪块、压紧块、上封块，所述下剪盒的一侧开设有进水口，所述上剪块和上封块均设置于下剪盒上表面，所述上剪块设置于下剪盒靠近进水口的一侧，所述上封块设置于下剪盒远离进水口的一侧，所述上封块开设有出水口，所述上剪盒座安装于上剪块和上封块的上表面，所述压紧块安装于上剪盒座与上剪块之间，所述下剪盒与上剪块、上封块的接触面内安装有若干钢球，所述下剪盒与上剪块的接触面上位于钢球与进水口出口端之间安装有密封胶条，所述下剪盒与上封块的接触面上位于钢球与出水口入口端之间安装有密封胶条，所述腔体内设置有岩石试样，所述岩石试样上方安装有试验压头，所述岩石试样与试验压头、下剪盒的接触面上安装有若干密封胶条，所述试验压头与上剪块、上封块的接触面上安装有若干密封胶条，所述侧框内位于岩石试样两侧安装有密封橡胶垫，密封橡胶垫远离岩石试样一侧设置有气囊，所述侧框上安装有密封盖板，所述密封盖板上安装有与气囊连通的充气嘴，所述侧框之间连接有连接螺杆，所述连接螺杆两端设置有用于固定侧框的螺母，所述上剪盒座的上表面设置有压轴组合，侧框上表面位于压轴组合上方安装有导向块，导向块内安装有用于压紧压轴组合的压紧螺钉，所述上剪盒座上位于压紧块上方安装有螺钉。

进一步地，所述连接螺杆上位于螺母与侧框之间还安装有平垫，所述连接螺杆上位于平垫和螺母之间安装有弹垫。

进一步地，所述螺母上还套设有限宽套。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：