详情

原文传递无框架岩石三轴实验仪及工作方法

专利名称：	无框架岩石三轴实验仪及工作方法
摘要：	本发明公开了一种无框架岩石三轴实验仪及工作方法，属于岩石力学技术领域。其包括实验主机、计算机、全数字伺服控制器、轴压系统、围压系统及孔压系统，轴压系统、围压系统、孔压系统分别与全数字伺服控制器连接在一起，全数字伺服控制器连接在计算机上，实验主机包括压力室柱体、压力室外筒壁、自平衡系统及底座，压力室柱体与压力室外筒壁相嵌合，在底座内设置有液压机，液压机可驱动所述的压力室外筒壁上升/下降，自平衡系统包括自平衡室及位于自平衡室内的自平衡活塞，自平衡室位于压力室的上方。本发明实验仪在三轴实验过程中，围压加(卸)载的同时轴压自动平衡，具有刚度大、体积小、安全环保、实验简单快捷、实验结果准确的特点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油大学(华东)
发明人：	程远方;闫传梁;刘彬;任旭;韩忠英;姜超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910668943.4
公开号：	CN110411823A
代理机构：	青岛智地领创专利代理有限公司
代理人：	张红凤
分类号：	G01N3/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号
主权项：	1.一种无框架岩石三轴实验仪，其包括实验主机、计算机、全数字伺服控制器、轴压系统、围压系统及孔压系统，所述的轴压系统、围压系统、孔压系统分别与所述的全数字伺服控制器连接在一起，所述的全数字伺服控制器连接在所述的计算机上，其特征在于：所述的实验主机包括压力室柱体、压力室外筒壁、自平衡系统及底座，所述的压力室柱体与所述的压力室外筒壁相嵌合，在所述的底座内设置有液压机，所述的液压机可驱动所述的压力室外筒壁上升/下降，当所述的压力室外筒壁下降时，所述的压力室柱体呈打开状态，当所述的压力室外筒壁上升时，所述的压力室柱体呈关闭状态；当所述的压力室柱体为关闭状态时，所述的压力室柱体与所述的压力室外筒壁形成用于放置试样的压力室，当对试样进行加载时，所述的试样的上方设置有上压头，所述的试样的下方设置有下压头，在所述的试样的外侧安装有轴向变形传感器和径向变形传感器；所述的自平衡系统包括自平衡室及位于自平衡室内的自平衡活塞，所述的自平衡室位于所述压力室的上方，且其与压力室之间保持连通，所述的自平衡活塞的下端面与所述的上压头的上端面之间采取半球镶嵌的模式，所述的上压头与压力室柱体之间、所述的下压头与位于压力室内的试样台之间均通过弹簧连接；所述的计算机用于发送指令给所述的全数字伺服控制器，所述的全数字伺服控制器分别用于控制所述的轴压系统、围压系统和孔压系统。 2.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：所述的轴压系统包括轴压传感器、轴压泵及活塞复位腔，所述的轴压传感器通过轴压数据传输线与所述的全数字伺服控制器连接，所述的轴压泵与所述的全数字伺服控制器连接，通过所述的全数字伺服控制器来控制所述轴压泵的加载与卸载。 3.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：所述的围压系统包括围压传感器、围压泵、气泵及隔油套，所述的围压传感器通过围压数据传输线与所述的全数字伺服控制器连接，所述的围压泵与所述的全数字伺服控制器连接，通过全数字伺服控制器来控制所述围压泵的加载与卸载。 4.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：所述的孔压系统包括孔压传感器、孔压泵，所述的孔压传感器通过孔压数据传输线与所述的全数字伺服控制器连接，所述的孔压泵与所述的全数字伺服控制器连接，通过所述的全数字伺服控制器控制孔压泵的加载与卸载。 5.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：当所述的压力室柱体呈关闭状态时，在压力室柱体与所述的压力室外筒壁之间通过螺丝稍上紧锁死。 6.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：所述的自平衡活塞上部圆环的面积和压力室中自平衡活塞下端面面积相等，所述的压力室与自平衡室之间通过高压管线保持连通，当进行围压加压时，作用在自平衡活塞下端的载荷等于作用在平衡压力室圆环上的载荷，即加围压时自平衡活塞所受轴向合力为零。 7.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：所述的自平衡活塞和上压头内部预留有加载孔压所用的孔道，在自平衡活塞和上压头相结合处预留的孔道直径逐渐扩大；其中上压头下端面为平面，并刻有凹槽。 8.根据权利要求1所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于：所述的下压头中间带孔，上端面刻有凹槽，所述的下压头与所述的试样台之间也采取半球镶嵌结合的模式。 9.根据权利要求2所述的一种无框架岩石三轴实验仪，其特征在于，通过所述的全数字伺服控制器来控制所述轴压泵的加载与卸载的步骤为：在轴压加载时，活塞复位腔放空，方便轴压通过自平衡活塞加载，在轴压卸载完成后，活塞复位腔内由伺服控制器控制充油，从而将自平衡活塞进行复位。 10.根据权利要求1-9任一项所述的一种无框架岩石三轴实验仪的工作方法，其特征在于，依次包括以下步骤： a、用隔油套密封试样并在试样外侧安装径向变形传感器和轴向变形传感器； b、开启压力室并放置试样到下压头上，连接好变形传感器数据传输线； c、闭合压力室上紧螺丝稍，然后进行围压充液，待围压加载到设定值后停止加压并开始进行轴向应力加载； d、进行岩石力学实验，计算机获得全应力-应变实验曲线； e、实验完毕后先卸载轴向应力，再卸载围压及打开充气阀和回油阀回收液压油； f、取下螺丝稍，打开压力室取出试样。
所属类别：	发明专利