一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置

技术领域

本发明涉及岩石热力学测试技术领域，具体涉及一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置。

背景技术

在进行岩石热力学参数实验时，为了提高模拟的真实性，需要对其进行三轴加压，其中可以将岩石样品构建为立柱型，并对立柱加载轴压和围压，如此便可快速的实现对其进行三轴加压模拟，另外，在对其进行热力学参数试验时，需要对其进行加热，目前的三轴试验装置往往试验效率低，其无法快速的进行对照调节相关参数。

因此，有必要提供一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置，包括：

测试管；

沿所述测试管的轴向阵列安装于所述测试管上的电磁加热器；

第一对照组件，其可移动的设置于所述测试管中；以及

第二对照组件，其可移动的设置于所述测试管中，且对称连接于所述第一对照组件的一侧；

且所述电磁加热器能够对于所述第一对照组件和第二对照组件中的岩石进行同步加热。

进一步，作为优选，所述第一对照组件和第二对照组件的结构相同，均包括：

安装筒，所述安装筒的外圆周上设置有多个移动组件；

安装座，其可拆卸的放置于安装筒中；

多个圆周阵列固定于所述安装座一侧的装载筒，所述装载筒中能够装载岩石样品，且由供液罐提供围压；

轴压调节组件，其可相对滑动的设置于多个所述装载筒的一侧，且所述轴压调节组件具有多个对应于装载筒的轴压调节端；

且，第一对照组件和第二对照组件中的轴压调节组件相连，以便通过移动组件的移动调整，驱动轴压调节组件进行初步同步加压。

进一步，作为优选，所述装载筒包括：

外筒，其一端为开放式，另一端嵌入有轴向挡仓；

围压膜，同轴固定于所述外筒的内侧，且所述围压膜、外筒以及轴向挡仓之间能够构成一密封围压加压空间，且所述围压加载空间与轴向挡仓相连通，所述轴向挡仓上连通有围压连接管，所述围压连接管由所述供液罐提供围压液体；以及

贴附于所述围压膜内壁上的内隔膜。

进一步，作为优选，所述轴向挡板的一侧固定有热探针。

进一步，作为优选，所述轴压调节组件包括：

集成盘；

对应于所述装载筒的轴压板，所述轴压板采用缓冲弹簧连接于所述集成盘上，且所述轴压板与所述装载筒密封滑动相连；以及

连接座，其连接于所述集成盘的一侧。

进一步，作为优选，所述轴压板上固定有驱动杆，所述驱动杆滑动穿过集成盘且与铰接杆相铰接，所述铰接杆的另一端铰接至驱动臂上，所述驱动臂的另一端固定于步进电机的输出端，所述步进电机固定于连接座上。

进一步，作为优选，所述第一对照组件中的多个外筒体中的岩石不同；

所述第二对照组件中的多个外筒体中的岩石不同；

所述第一对照组件和所述第二对照组件中的外筒体中的岩石对应相同。

进一步，作为优选，所述外筒体为金属材质。

进一步，作为优选，所述移动组件包括：

套筒；

圆周阵列于所述套筒上的连接板；

轮座，其上对称铰接有四个连杆，所述连杆的另一端铰接至所述连接板上，且所述轮座中转动设置有多个滚轮，其中一个滚轮由电机所驱动，且多个滚轮上共同传动连接有履带；

驱动杆，其一端铰接至所述轮座上，另一端铰接至滑块上，所述滑块滑动设置于所述连接板上；以及

伸缩杆，其固定于所述连接板，且用于驱动所述滑块进行滑动调节。

一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置的试验方法，其包括如下步骤：

S1.将第一对照组件和第二对照组件中对应装载有多种岩石；

S2.通过连接座将第一对照组件和第二对照组件进行相连；

S3.利用供液罐向围压加压空间中注入液体，从而形成围压；

S4.将第一对照组件和第二对照组件驱动至对应的电磁加热器附近，并通过第一对照组件和第二对照组件之间的相互移动从而在整体上调节轴压板所施加的轴压；

S5.通过电磁加热器对外筒体进行电磁加热，并利用热探针进行热量探测，并记录；

S6.移动至下一组电磁加热器附近进行再次测量；

S7.通过步进电机驱动驱动臂进行转动，从而选择性的微调各个轴压，并重复S5～S6；

S8.通过供液罐向围压加压空间中注入液体，从而选择性的微调各个围压，并重复S5～S6。

与现有技术相比，本发明提供了一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置，具有以下有益效果：

本发明实施例中，设置有第一对照组件和第二对照组件，从而能够实现同步对照试验，并且，各个对照组件中均设置有多个装载筒，各个装载筒中的轴压和围压均可微调，从而可以快速的改变参数进行对照试验，并且通过移动式试验，可以快速的移动至不同的电磁加热器位置处进行加热，以及通过二者的相对移动快速的实现轴压同步加载，整体试验效率高，对照效果好。

附图说明

图1为一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置的整体结构示意图；

图2为一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置中第一对照组件和移动组件的结构示意图；

图3为一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置中第一对照组件的结构示意图；

图4为一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置中移动组件的立体结构示意图；

图5为图3中左侧部分结构的立体结构示意图；

图6为图3中右侧部分结构的立体结构示意图；

图中：1、测试管；2、电磁加热器；3、第一对照组件；4、第二对照组件；5、移动组件；31、安装筒；32、装载筒；33、围压连接管；34、安装座；35、供液罐；36、轴压调节组件；321、外筒体；322、围压膜；323、内隔膜；324、轴向挡仓；325、热探针；361、集成盘；362、缓冲簧；363、轴压板；364、铰接杆；365、驱动臂；366、连接座；367、驱动杆；51、连接板；52、连杆；53、轮座；54、履带；55、电机；56、驱动杆；57、滑块；58、伸缩杆。

具体实施方式

请参阅图1～6，本发明提供了一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置，包括：

测试管1；

沿所述测试管1的轴向阵列安装于所述测试管1上的电磁加热器2；

第一对照组件3，其可移动的设置于所述测试管1中；以及

第二对照组件4，其可移动的设置于所述测试管1中，且对称连接于所述第一对照组件3的一侧；

且所述电磁加热器2能够对于所述第一对照组件3和第二对照组件4中的岩石进行同步加热，从而实现同步对照试验。

本实施例中，如图2，所述第一对照组件3和第二对照组件4的结构相同，均包括：

安装筒31，所述安装筒31的外圆周上设置有多个移动组件5；

安装座34，其可拆卸的放置于安装筒31中；

多个圆周阵列固定于所述安装座34一侧的装载筒32，所述装载筒32中能够装载岩石样品，且由供液罐35提供围压；

轴压调节组件36，其可相对滑动的设置于多个所述装载筒32的一侧，且所述轴压调节组件36具有多个对应于装载筒32的轴压调节端；

且，第一对照组件和第二对照组件中的轴压调节组件相连，以便通过移动组件5的移动调整，驱动轴压调节组件进行初步同步加压。

具体的，所述装载筒32包括：

外筒321，其一端为开放式，另一端嵌入有轴向挡仓324；

围压膜322，同轴固定于所述外筒321的内侧，且所述围压膜322、外筒321以及轴向挡仓之间能够构成一密封围压加压空间，且所述围压加载空间与轴向挡仓324相连通，所述轴向挡仓324上连通有围压连接管33，所述围压连接管33由所述供液罐35提供围压液体；以及

贴附于所述围压膜322内壁上的内隔膜323。

并且，较佳的，本实施例中，在围压加压空间中以及轴向挡仓的一侧均设置有压力传感器，用于实时检测压力，并且在装载筒32中嵌入温度传感器，用于实时检测温度。

另外，所述轴向挡板324的一侧固定有热探针325，通过热探针至少能够进行温度探测，其为岩石热力学参数试验中的常见技术，在此不再赘述。

本实施例中，如图3和5，所述轴压调节组件36包括：

集成盘361；

对应于所述装载筒32的轴压板363，所述轴压板363采用缓冲弹簧362连接于所述集成盘361上，且所述轴压板363与所述装载筒密封滑动相连；以及

连接座366，其连接于所述集成盘361的一侧。

作为较佳的实施例，所述轴压板363上固定有驱动杆367，所述驱动杆367滑动穿过集成盘361且与铰接杆364相铰接，所述铰接杆364的另一端铰接至驱动臂365上，所述驱动臂365的另一端固定于步进电机的输出端，所述步进电机固定于连接座366上。

因此，在实施时，通过第一对照组件3以及第二对照组件4之间的相对移动能够同步粗调装载筒32中的轴压，而通过步进电机的转动能够使得驱动杆367进行直线滑动，从而实现独立微调装载筒32中的围压。

作为较佳的实施例，所述第一对照组件3中的多个外筒体321中的岩石不同；

所述第二对照组件4中的多个外筒体321中的岩石不同；

所述第一对照组件3和所述第二对照组件4中的外筒体321中的岩石对应相同。

本实施例中，所述外筒体321为金属材质，其他均可采用耐高温非金属材质。需要解释的是，电磁加热的原理是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质容器放置上面时，容器表面即切割交变磁力线而在容器金属部分产生交变的电流，涡流使容器的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能。电磁加热器是一种利用电磁感应原理将电能转化成热能的装置，电磁加热控制器将220V，50/60HZ的交流电整流变成直流电，再将直流电转成频率为20-40KHZ的高频高压电，或者是380v 50/60HZ的三相交流电转换成直流电再将直流电转换成10～30KHZ的高频低压大电流电，用来工业产品加热。

本实施例中，如图4，所述移动组件5包括：

套筒；

圆周阵列于所述套筒上的连接板51；

轮座53，其上对称铰接有四个连杆52，所述连杆52的另一端铰接至所述连接板51上，且所述轮座53中转动设置有多个滚轮，其中一个滚轮由电机55所驱动，且多个滚轮上共同传动连接有履带54；

驱动杆56，其一端铰接至所述轮座53上，另一端铰接至滑块57上，所述滑块57滑动设置于所述连接板51上；以及

伸缩杆58，其固定于所述连接板51，且用于驱动所述滑块进行滑动调节。

一种测试岩石热力学参数用的三轴试验装置的试验方法，其包括如下步骤：

S1.将第一对照组件3和第二对照组件4中对应装载有多种岩石；

S2.通过连接座366将第一对照组件3和第二对照组件4进行相连；

S3.利用供液罐35向围压加压空间中注入液体，从而形成围压；

S4.将第一对照组件3和第二对照组件4驱动至对应的电磁加热器2附近，并通过第一对照组件3和第二对照组件4之间的相互移动从而在整体上调节轴压板363所施加的轴压；

S5.通过电磁加热器2对外筒体321进行电磁加热，并利用热探针进行热量探测，并记录；

S6.移动至下一组电磁加热器附近进行再次测量；

S7.通过步进电机驱动驱动臂365进行转动，从而选择性的微调各个轴压，并重复S5～S6；

S8.通过供液罐35向围压加压空间中注入液体，从而选择性的微调各个围压，并重复S5～S6。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。