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原文传递一种破碎岩体-水-动力耦合试验系统

专利名称：	一种破碎岩体-水-动力耦合试验系统
摘要：	本发明公开了一种破碎岩体‑水‑动力耦合试验系统，包括整体式框架、压力室部分、压力加载控制部分、渗透液体供给控制部分、原位扰动激励控制部分、可视检测部分和集中电控部分。本发明可以精确地模拟破碎岩体在复杂原位扰动条件下的静载荷、冲击载荷、长时稳定载荷、周期性脉冲及振动载荷、实测扰动载荷、渗流压力等环境，扰动载荷控制精度高、模拟动载荷的复杂程度高、监测数据全面、安装拆卸方便、自动化程度高，便于研究多种岩样混合分层布置形式下复杂动载荷作用下破碎岩体内部的渗透压力梯度的响应规律及机理，可以为研究胶结破碎岩体重构隔水层渗透性等关键科学问题提供重要的试验平台和更准确的试验数据。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国矿业大学
发明人：	龚鹏;杨继辉;戚福周;马占国;鞠杨;靖洪文;宫志群;成世兴;陈登红;倪晓燕;李阳
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010026085.6
公开号：	CN111189756A
代理机构：	北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	杨晓亭
分类号：	G01N15/08;G01N3/32;G01N3/30;G01N3/12;G01N3/04;G;G01;G01N;G01N15;G01N3;G01N15/08;G01N3/32;G01N3/30;G01N3/12;G01N3/04
申请人地址：	221000 江苏省徐州市大学路1号
主权项：	1.一种破碎岩体-水-动力耦合试验系统，包括整体式框架(1)、压力室部分、压力加载控制部分、渗透液体供给控制部分和集中电控部分；其特征在于，还包括原位扰动激励控制部分和可视检测部分；所述的压力加载控制部分固定设置在整体式框架(1)的内底部，包括液压泵站(2)和加载液压缸(3)，加载液压缸(3)竖直固定设置在整体式框架(1)上、且加载液压缸(3)的伸缩端竖直向上顶出设置，加载液压缸(3)通过液压管路和控制阀组与液压泵站(2)连接；所述的压力室部分包括设置在整体式框架(1)内部的压力室(38)，压力室(38)包括压力室底座(4)、可视化压力室筒壁(9)和压力室顶盖(14)；压力室底座(4)通过压力室底座定位安装部件同轴可拆卸定位安装在加载液压缸(3)的伸缩端顶端，压力室底座(4)内部设有贯穿压力室底座(4)设置的渗液出口通道(5)，渗液出口通道(5)的入口端与压力室底座(4)的顶平面贯通，渗液出口通道(5)的出口端通过出口渗液流量传感器连接渗液处理装置(6)，可视化压力室筒壁(9)的底部同轴密闭固定设置在压力室底座(4)上，可视化压力室筒壁(9)与压力室底座(4)共同围成桶型结构，可视化压力室筒壁(9)的内壁上自上而下均布设有多个渗透水压传感器(37)，可视化压力室筒壁(9)的内壁上还设有筒壁侧压力动态传感器(12)，可视化压力室筒壁(9)的内腔底部设有外径尺寸与可视化压力室筒壁(9)的内径尺寸配合的下透水板(11)、且下透水板(11)上均布设有多个与渗液出口通道(5)连通设置的透水通孔；压力室顶盖(14)同轴设置在可视化压力室筒壁(9)的顶部、且压力室顶盖(14)的外径尺寸与可视化压力室筒壁(9)的内径尺寸配合，压力室顶盖(14)上设有贯穿压力室顶盖(14)的液体入孔(15)、且液体入孔(15)的孔口位置设有孔口注液压力传感器(25)，压力室顶盖(14)的底部固定设有外径尺寸与可视化压力室筒壁(9)的内径尺寸配合的上透水板(10)、且上透水板(10)上均布设有多个与液体入孔(15)连通设置的透水通孔；渗液处理装置(6)包括固液分离机构，固液分离机构上设有用于称量排出的试样岩粒的电子称；所述的渗透液体供给控制部分包括渗流液泵送装置(30)和与渗流液泵送装置(30)电连接的渗流泵送电控装置(32)，渗流液泵送装置(30)的输入端通过管路与渗流液供给箱(29)连接，渗流液泵送装置(30)的输出端通过管路与液体入孔(15)连通连接；所述的原位扰动激励控制部分包括扰动信号执行装置和扰动信号激励电控装置(35)；扰动信号执行装置包括定位压头(21)和定位压座(17)，定位压座(17)同轴固定设置在压力室顶盖(14)的顶部，定位压头(21)对应定位压座(17)的位置竖直安装在整体式框架(1)上、且定位压头(21)上设有定位压头升降结构，定位压头(21)的底部和定位压座(17)的顶部是配合设置的球面结构，定位压头(21)上设有交流励磁线圈(20)，定位压座(17)上设有直流励磁线圈，定位压头(21)或定位压座(17)上还设有原位扰动动态压力传感器(19)；扰动信号激励电控装置(35)包括可控交流激励模块(34)和直流供电模块(33)，可控交流激励模块(34)与交流励磁线圈(20)电连接，直流供电模块(33)与直流励磁线圈电连接；所述的可视检测部分包括数字化图像采集器(27)，数字化图像采集器(27)对应可视化压力室筒壁(9)定位架设安装；所述的集中电控部分包括计算机(36)、数据采集模块(28)、压力加载控制回路、注液控制回路、原位扰动激励控制回路、可视检测控制回路、数据分析计算回路，计算机(36)分别与液压泵站(2)、渗流泵送电控装置(32)、扰动信号激励电控装置(35)和数据采集模块(28)电连接，数据采集模块(28)分别与渗透水压传感器(37)、孔口注液压力传感器(25)、出口渗液流量传感器、筒壁侧压力动态传感器(12)、原位扰动动态压力传感器(19)、数字化图像采集器(27)、渗液处理装置(6)的电子称电连接。 2.根据权利要求1所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，可视化压力室筒壁(9)的底部可拆卸固定安装在压力室底座(4)上；破碎岩体-水-动力耦合试验系统还包括压力室顶盖拆卸部分，压力室顶盖拆卸部分包括设置在整体式框架(1)上的压力室顶盖升降控制机构和安装在压力室顶盖升降控制机构上的定位压座夹持机构，定位压座夹持机构用于在试验完成后拆卸压力室顶盖(14)时对定位压座(17)进行夹持定位，压力室顶盖升降控制机构用于在试验完成后拆卸压力室顶盖(14)时对定位压座(17)进行升降动作，压力室顶盖升降控制机构和定位压座夹持机构分别与计算机(36)电连接。 3.根据权利要求2所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，压力室顶盖升降控制机构是相对于压力室顶盖(14)中心对称设置的齿轮齿条结构，包括齿条导轨(24)和驱动齿轮(22)，齿条导轨(24)竖直固定安装在整体式框架(1)上，具有驱动电机的驱动齿轮(22)啮合配合设置在齿条导轨(24)上、且驱动齿轮(22)通过驱动齿轮支撑架竖直方向滑移配合安装在整体式框架(1)上，驱动齿轮支撑架与整体式框架(1)之间设有可以限制驱动齿轮支撑架脱离整体式框架(1)的水平限位结构；定位压座夹持机构是水平伸缩夹持结构，包括水平安装在驱动齿轮支撑架上的伸缩式装卸臂(23)，定位压座(17)上对应伸缩式装卸臂(23)的位置上还设有顶盖装卸孔(16)。 4.根据权利要求2所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，压力室顶盖升降控制机构是相对于压力室顶盖(14)中心对称设置的液压缸结构，包括定位压座升降液压缸，定位压座升降液压缸是缸底端低、伸缩端高倾斜设置，定位压座升降液压缸的缸底端铰接安装在整体式框架(1)上，定位压座升降液压缸通过液压管路和控制阀组与液压泵站(2)连接；定位压座夹持机构是卡口夹持结构，包括铰接安装在定位压座升降液压缸的伸缩端端部的夹持卡块，定位压座(17)上对应夹持卡块的位置上还设有限位卡环结构。 5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，整体式框架(1)表面设有磁屏蔽包裹层。 6.根据权利要求1至4任一权利要求所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，渗液处理装置(6)的固液分离机构上还设有烘干机构。 7.根据权利要求1至4任一权利要求所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，下透水板(11)上方还设有可更换的流失颗粒粒径控制网(39)，且流失颗粒粒径控制网(39)的孔径小于下透水板(11)的透水通孔的孔径。 8.根据权利要求1至4任一权利要求所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，加载液压缸(3)上设有与数据采集模块(28)电连接的主油缸状态监测传感器(26)。 9.根据权利要求1至4任一权利要求所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，渗透液体供给控制部分还包括渗流稳压装置(31)，渗流液泵送装置(30)的输出端通过渗流稳压装置(31)和管路与液体入孔(15)连通连接。 10.根据权利要求1至4任一权利要求所述的破碎岩体-水-动力耦合试验系统，其特征在于，上透水板(10)的上表面和下表面以及下透水板(11)的上表面和下表面上均设有与透水通孔连通设置的多个环形凹槽和径向凹槽，多个环形凹槽同心设置，各环形凹槽之间通过沿径向方向设置的径向凹槽连通；液体入孔(15)的底端设置成上小下大的锥形孔结构；渗液出口通道(5)的入口端设有大径端口结构。
所属类别：	发明专利