[发明专利]一种三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置

权利要求书

1.一种三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：包括轴压舱、围压舱、高压手泵、长效保压伺服系统和橡胶皮套，围压舱两端分别设置一个轴压舱，形成轴压舱-围压舱-轴压舱结构，岩芯置于轴压舱-围压舱-轴压舱结构的内部中空中，高压手泵和长效保压伺服系统均通过高压软管分别与轴压舱、围压舱和应力解除后大尺寸岩芯内空腔连接，通过液压油的流动性对应力解除后大尺寸岩芯进行轴压、围压和内压的柔性加载；岩芯内部受环形应力、径向应力和轴向应力作用，进行岩芯的双轴、三轴和真三轴的围压率定试验和破坏试验；

所述岩芯外部由热缩管和自密封的橡胶皮套包裹，通过橡胶皮套背部自密封空间内液压油进行围压的柔性加载；所述岩芯两侧不平整表面由环氧树脂胶包裹，通过轴压舱内液压油进行轴压的柔性加载；所述岩芯内部空腔安装充压膨胀式封隔器，通过岩芯内部封隔段内液压油进行内压的柔性加载；

所述充压膨胀式封隔器包括封隔胶囊、加压管道和滑动加压器；封隔胶囊位于圆筒岩样内空腔两侧，通过充压膨胀实现对圆筒岩样内空腔的密封；滑动加压器通过高压软管与高压手泵相连，嵌于加压管道内上下滑动，通过调节滑动加压器位置实现封隔胶囊和封隔段加压的切换；

橡胶皮套长度与围压舱内部空腔长度相同，外径与围压舱内径相差小于1mm，内径与岩芯外径相同；岩芯由橡胶皮套包裹放置在舱体中央，通过橡胶皮套的自密封效果实现围压舱密封；岩芯内部空腔安装充压膨胀式封隔器，两侧由环氧树脂胶包裹，保证轴压舱内液压油无法进入到岩芯内部；

围压舱和轴压舱内最大油压分别为100MPa和70MPa。

2.根据权利要求1所述的三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：所述围压舱和轴压舱中部的圆柱舱壁上方均开有排气孔，下方均开有充油孔；轴压舱中部的圆柱端部设有管路接口；轴压舱和围压舱间放置环形金属垫圈，通过高强度金属螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：所述长效保压伺服系统包括活塞泵、电子控制系统和压力测试模块，电子控制系统控制活塞泵和压力测试模块，压力测试模块和活塞泵实时调节围压舱和轴压舱的舱内压力，保持压力的长期稳定。

4.根据权利要求1所述的三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：所述长效保压伺服系统与高压手泵通过三通阀门与轴压舱和围压舱连接，并通过三通阀门进行预加载与压力稳定阶段的转换，实现时效性加载转换。

5.根据权利要求1所述的三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：所述岩芯为圆柱形，包括圆筒岩样、含空心包体应变计的岩芯；所述圆筒岩样在进行真三轴破坏试验时外径与内径比值大于1.2，高度与外径之比大于3。

6.根据权利要求5所述的三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：所述圆筒岩样内部距圆心距离为r处真三轴应力状态计算过程如下：

σ_z＝P_z

其中：σ_r为径向应力，σ_θ为环形应力，σ_z为轴向应力，P_i为装置施加的内压，P_o为装置施加的围压，P_z为装置施加的轴压，R_o为岩样外径，R_i为岩样内径。

7.根据权利要求1所述的三向柔性加载的真三轴围压率定试验装置，其特征在于：该装置施加的压力保证围压大于轴压大于内压，所述岩芯内部径向应力为最大主应力，环形应力为中间主应力，轴向应力为最小主应力。