[发明专利]用于模拟高储能岩体开挖卸荷试验的承压装置及密封方法

说明书

本发明公开一种用于模拟高储能岩体开挖卸荷试验的承压装置，包括承压块、套管和密封环，两块承压块分别设置于待试验岩体的两端；套管能够套装于待试验岩体和承压块的外部并与待试验岩体以及承压块相贴合；密封环套装于承压块和套管的外部紧固元件能够令密封环压紧在套管以及承压块上。本发明还公开一种用于模拟高储能岩体开挖卸荷试验的密封方法，利用上述的承压装置，将两块承压块对称置于待试验岩体的两端，将套管套装于待试验岩体和承压块的外部，将密封环套装于承压块以及套管的外部，利用紧固元件令密封环压紧在套管以及承压块上，达到密封目的；且密封环与承压块以及套管的抵接面为斜面，避免由于应力集中而导致的套管破坏。

技术领域

本发明涉及岩体力学室内试验技术领域，特别是涉及一种用于模拟高储能岩体开挖卸荷试验的承压装置及密封方法。

背景技术

工程尺度的高储能岩体开挖卸荷工况可通过实验室尺度的岩体常规三轴试验的加卸荷路径实现。在实验室模拟高储能岩体开挖前的受力状态时，需要对岩体施加高围压，围压值达到几十甚至上百兆帕；模拟开挖过程的受力状态时，需要对岩体的高围压进行快速卸除。为了确保试验值真实有效，在实验室加卸载试验过程中，需要避免液压油在试验过程中进入岩体试样，尤其是含结构面岩体的加卸载试验更容易出现液压油渗入岩体试样的情况。为了防止液压油与岩体试样的接触，做好岩体与试验系统压头之间的密封格外重要。

当前采用密封热缩套管及附属封口配件对常规三轴试验的岩体与压头之间进行密封，主要采用电工胶带缠紧或金属圈箍紧两种方式。但上述两种方式对于几十甚至上百兆帕高围压加卸载条件下的岩体试验效果不佳。公开号为CN211347653U的专利，公开了一种适用于真三轴实验的密封装置及方法，增强了岩体与压头之间的密封可靠性。虽然该专利对岩体与压头之间具有良好的密封效果，但是，对于大尺寸岩体，其环向凸台的重量较大，不利于试验人员特别是力气较小的试验人员的密封操作；并且，在高围压加卸载试验后，压头与油缸接触的位置由于液压油膜儿的存在而导致其难以瞬时脱离，或可对试验后岩体产生扰动从而破坏试验后岩体的原始状态。

因此，如何改变现有技术中，高围压加卸载试验过程中岩体与压头密封效果不佳以及密封操作困难的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模拟高储能岩体开挖卸荷试验的承压装置及密封方法，以解决上述现有技术存在的问题，增强常规三轴试验中岩体与压头的密封效果，同时提高密封操作便捷度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于模拟高储能岩体开挖卸荷试验的承压装置，包括：

承压块，所述承压块的数量为两块，两块所述承压块分别设置于待试验岩体的两端；

套管，所述套管能够套装于所述待试验岩体和所述承压块的外部，所述套管能够与所述待试验岩体以及所述承压块相贴合，所述套管由防水材质制成；

密封环，所述密封环套装于所述承压块和所述套管的外部，所述密封环与所述承压块一一对应，所述密封环与所述套管以及所述承压块的抵接面为斜面，所述密封环与所述承压块之间还设置有紧固元件，所述紧固元件能够令所述密封环压紧在所述套管以及所述承压块上；所述密封环由刚性材质制成。

优选地，所述承压块具有第一倾斜面，所述第一倾斜面自所述承压块远离所述待试验岩体的第一端起向所述承压块靠近所述待试验岩体的第二端延伸，并朝向所述承压块的轴线方向倾斜设置；所述密封环具有第二倾斜面，所述第二倾斜面能够与所述第一倾斜面、所述套管相抵接；所述紧固元件能够对所述密封环施加朝向远离所述待试验岩体方向的作用力。

优选地，所述承压块具有密封槽，所述密封槽的开口位于所述第一倾斜面上，所述密封槽内设置有密封圈，所述密封圈与所述第二倾斜面相抵。

优选地，所述承压块具有凸台，所述凸台设置于所述密封环远离所述待试验岩体的一侧且二者之间具有间隙，所述凸台利用所述紧固元件与所述密封环相连。