一种高温化学岩石剪切渗流耦合三轴试验装置

技术领域

本发明涉及岩石剪切试验领域，具体是一种高温化学岩石剪切渗流耦合三轴试验装置。

背景技术

岩土工程的资源开采和能源开发包括核废料处理、二氧化碳封存、深井灌注、地热能生产和油气生产等。随着浅层岩土工程的资源不断利用，岩土工程的开采深度不断增加。深部岩土工程的基本赋存环境为高温三向高应力高流体压力环境，为更好的提高深部岩土工程开采和开发时的安全性，避免流体介质注入岩石裂隙内诱发地震和二氧化碳及储气库泄漏等情况造成的人员伤亡和工期延误，需要在热-水-力-化学（THMC）的多场耦合作用下，精确预测和描述流体介质流经岩石的裂隙网路。

一般在对岩石进行剪切试验是需用到剪切渗流盒来对岩石样品进行检测，在此过程中需将剪切渗流盒中的上盒体与下盒体进行拼装贴合，为了防止提高上盒体与下盒体拼合的密封性会在其之间设置密封垫，同时在高温环境下进行剪切渗流耦合试验时，盒体的密封性能容易受温度影响，此时需将上盒体与下盒体对密封垫按压贴合，通过增加盒体之间的压力来增加盒体与密封垫之间的贴合度，此操作虽可增加盒体的密封性，但会导致上盒体与下盒体之间的摩擦力增加，此时外界设备推动上盒体来对样品进行剪切时，上盒体需克服上盒体与下盒体之间的摩擦力，此时所测得的数据为岩石所受的剪切力与摩擦力之和，如此便会大大降低试验精度，导致试验数据不准确。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决试验数据不准确的问题，提供一种高温化学岩石剪切渗流耦合三轴试验装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温化学岩石剪切渗流耦合三轴试验装置，包括底垫板，所述底垫板的顶部安装有下盒体，所述下盒体的内侧开设有第一置物腔，所述下盒体的一侧安装有排液口，所述下盒体的顶部通过扣锁滑位组件连接有上盒体，所述上盒体的一侧安装有进液口，所述上盒体的一端分布有密封减阻件，所述上盒体的内侧开设有第二置物腔，所述上盒体的顶部通过遮连器连接有上轴压块，上轴压块位于第二置物腔的内侧，所述下盒体的一端通过遮连器连接有侧轴压块。

作为本发明再进一步的方案：所述密封减阻件包括有固定于上盒体底部的矩形密封环，矩形密封环位于第二置物腔的外侧，所述下盒体的顶部设置有位于第一置物腔外侧的密封垫，所述上盒体的一端固定有储油仓，所述储油仓的底部安装有第一单向阀，所述第一单向阀的底端设置有与上盒体相连的缓冲仓，所述缓冲仓的内侧插接有活塞杆，活塞杆延伸至缓冲仓的底部，所述上盒体的一端设置有位于储油仓一侧的复位弹簧，所述复位弹簧的底部连接有压位架，压位架滑动连接于上盒体的一端，所述压位架的底部安装有滑轮，所述压位架的两侧设置有与活塞杆相连的连杆定板，所述下盒体的顶部两侧设置有位于滑轮下方的托板，所述缓冲仓的一侧安装有第二单向阀，所述第二单向阀的一端安装有连接管，所述矩形密封环的底部开设有排液孔，连接管穿过上盒体与排液孔相连。

作为本发明再进一步的方案：所述第一单向阀的进液端与储油仓底部相连，所述第二单向阀的进液端与缓冲仓相连。

作为本发明再进一步的方案：所述扣锁滑位组件包括有固定于上盒体一端的侧位卡板，所述侧位卡板的内侧开设有导向插槽，所述下盒体的一端固定有侧连架，所述侧连架的内侧设置有转位杆，所述转位杆的一端设置有与侧连架相连的锁位件，所述转位杆的外侧设置有第二传动锥齿轮，所述侧连架的一端通过轴承转动连接有插杆，所述插杆的顶部通过轴承转动连接有旋连转辊，所述插杆的底部固定有第一传动锥齿轮，第一传动锥齿轮与第二传动锥齿轮外侧相啮合，所述侧连架的顶部设置有减阻辊。

作为本发明再进一步的方案：所述插杆、旋连转辊的直径与导向插槽的宽度大小相等。

作为本发明再进一步的方案：所述锁位件包括有固定于转位杆一端的手轮盘，所述侧连架的一侧固定有位于转位杆外侧的卡位盘，所述卡位盘的一端开设有插孔，所述手轮盘的一端开设有螺纹套孔，螺纹套孔延伸至手轮盘的另一端，所述螺纹套孔的内侧插接有螺纹杆，所述螺纹杆的两端固定有限位托盘，所述限位托盘的一端设置有位于手轮盘一端的握把，所述限位托盘的另一端固定有定转销。

作为本发明再进一步的方案：所述插孔的数量设置有多个，且多个所述插孔沿着卡位盘的圆心等距离分布，所述定转销与卡位盘的直径大小相等。

作为本发明再进一步的方案：所述遮连器包括有开设于下盒体一端的侧插腔，侧插腔位于第一置物腔的一侧，所述上盒体的顶部设置有波纹伸缩套，所述上盒体的顶部设置有位于波纹伸缩套两侧的导向杆，所述导向杆的顶部固定有防滑板，所述波纹伸缩套的顶部安装有定块板，所述定块板两侧通过轴承转动连接有减阻动轮，减阻动轮与导向杆相贴合，所述定块板与上轴压块固定连接，所述定块板远离侧轴压块的一端固定有过渡架。

作为本发明再进一步的方案：所述侧插腔的长度、宽度均大于侧轴压块的长度、宽度，所述上轴压块的长度、宽度均小于第二置物腔的长度、宽度。

作为本发明再进一步的方案：所述过渡架的一端穿过侧连架位于转位杆的一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置密封减阻件，当上盒体扣在下盒体的顶部时托板对压位架进行阻碍，此时压位架相对上盒体进行上升，如此便可使活塞杆对缓冲仓内的润滑油进行挤压，如此便可使缓冲仓内的润滑油通过第二单向阀、连接管、排液孔滴落至密封垫的顶部，当上盒体完全扣在下盒体的顶部时密封垫与矩形密封环完全贴合，当上盒体相对下盒体发生滑动时可通过密封垫顶部的润滑油来对矩形密封环、密封垫进行润滑处理，如此便可减小矩形密封环与密封垫之间的摩擦力，从而减小检测数据的误差；

2、通过设置扣锁滑位组件，当上盒体扣入下盒体的顶部时旋连转辊穿过导向插槽移至侧位卡板的上方，同时侧位卡板移至减阻辊的上方，随后通过转动转位杆来使第二传动锥齿轮带动第一传动锥齿轮进行转动，如此便可使旋连转辊转动，使得旋连转辊与导向插槽呈十字交错状态，如此便可对上盒体进行限位，以此来增加上盒体移动的稳定性，同时通过侧位卡板与减阻辊的接触来减小上盒体与下盒体之间的摩擦力；

3、通过设置遮连器，在对岩石样品进行多轴检测时，可通过外界动力设备对定块板的按压来使上轴压块下移，在此过程中减阻动轮沿着导向杆进行转动，以此来减小上轴压块下移的阻力，同理可通过侧轴压块对岩石样品进行横向检测，以此来对岩石样品进行多轴检测，同时也减小了检测误差，提高了检测数据的准确度；

4、通过设置锁位件，在转动转位杆时可拨动握把，以此来使转位杆进行转动，在对转位杆转动完成后可拧动握把，使得限位托盘相对螺纹套孔进行转动，以此来使定转销向着卡位盘进行移动，从而将定转销插入对应的插孔内，从而实现对转位杆的固定，从而增加了插杆的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的上盒体的底部结构示意图；

图3为本发明的储油仓与连接管的连接示意图；

图4为本发明的下盒体的结构示意图；

图5为本发明的下盒体的局部剖视图；

图6为本发明的转位杆与侧连架的连接示意图；

图7为本发明的锁位件的结构示意图；

图8为本发明的遮连器与侧轴压块的连接示意图。

图中：1、底垫板；2、下盒体；3、上盒体；4、排液口；5、第一置物腔；6、第二置物腔；701、波纹伸缩套；702、定块板；703、防滑板；704、导向杆；705、矩形密封环；706、密封垫；707、过渡架；708、转位杆；709、侧连架；710、压位架；711、侧位卡板；712、缓冲仓；713、储油仓；714、导向插槽；715、上轴压块；716、活塞杆；717、复位弹簧；718、滑轮；719、排液孔；720、第一单向阀；721、第二单向阀；722、连接管；723、连杆定板；724、减阻辊；725、插杆；726、旋连转辊；727、托板；728、手轮盘；729、第一传动锥齿轮；730、第二传动锥齿轮；731、侧轴压块；732、侧插腔；733、卡位盘；734、插孔；735、定转销；736、螺纹杆；737、限位托盘；738、握把；739、螺纹套孔；740、减阻动轮；8、进液口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1～图8，本发明实施例中，一种高温化学岩石剪切渗流耦合三轴试验装置，包括底垫板1，底垫板1的顶部安装有下盒体2，下盒体2的内侧开设有第一置物腔5，下盒体2的一侧安装有排液口4，下盒体2的顶部通过扣锁滑位组件连接有上盒体3，上盒体3的一侧安装有进液口8，上盒体3的一端分布有密封减阻件，上盒体3的内侧开设有第二置物腔6，上盒体3的顶部通过遮连器连接有上轴压块715，上轴压块715位于第二置物腔6的内侧，下盒体2的一端通过遮连器连接有侧轴压块731。

在本实施例中，在使用该设备时先将制作完成的岩石样品放置于第一置物腔5内，随后可通过扣锁滑位组件将上盒体3安装于下盒体2的顶部，使得岩石样品的顶部扣入第二置物腔6内，随后将高温化学溶液通过进液口8注入第一置物腔5、第二置物腔6内，以此来使第一置物腔5内的岩石样品处于高温环境中，配合着化学溶液来充分模拟地质环境，之后通过外界动力设备来对上盒体3进行推动，在此过程中可通过密封减阻件来减小下盒体2与上盒体3之间的滑动的阻力，以此来增加检测数据的准确性，之后还可通过遮连器与侧轴压块731、上轴压块715的配合来对样品进行横向、纵向检测，以此来实现对样品的三轴检测。

请着重参阅图1～图4，密封减阻件包括有固定于上盒体3底部的矩形密封环705，矩形密封环705位于第二置物腔6的外侧，下盒体2的顶部设置有位于第一置物腔5外侧的密封垫706，上盒体3的一端固定有储油仓713，储油仓713的底部安装有第一单向阀720，第一单向阀720的底端设置有与上盒体3相连的缓冲仓712，缓冲仓712的内侧插接有活塞杆716，活塞杆716延伸至缓冲仓712的底部，上盒体3的一端设置有位于储油仓713一侧的复位弹簧717，复位弹簧717的底部连接有压位架710，压位架710滑动连接于上盒体3的一端，压位架710的底部安装有滑轮718，压位架710的两侧设置有与活塞杆716相连的连杆定板723，下盒体2的顶部两侧设置有位于滑轮718下方的托板727，缓冲仓712的一侧安装有第二单向阀721，第二单向阀721的一端安装有连接管722，矩形密封环705的底部开设有排液孔719，连接管722穿过上盒体3与排液孔719相连。

在本实施例中，当上盒体3扣在下盒体2的顶部时托板727对压位架710进行阻碍，此时压位架710相对上盒体3进行上升，如此便可使活塞杆716对缓冲仓712内的润滑油进行挤压，如此便可使缓冲仓712内的润滑油通过第二单向阀721、连接管722、排液孔719滴落至密封垫706的顶部，当上盒体3完全扣在下盒体2的顶部时密封垫706与矩形密封环705完全贴合，当上盒体3相对下盒体2发生滑动时可通过密封垫706顶部的润滑油来对矩形密封环705、密封垫706进行润滑处理，如此便可减小矩形密封环705与密封垫706之间的摩擦力，从而减小检测数据的误差，当上盒体3与下盒体2分离时压位架710在复位弹簧717的作用下复原，此时储油仓713内的润滑油便会通过第一单向阀720进入缓冲仓712内，为设备后续的使用提供了便利。

请着重参阅图3，第一单向阀720的进液端与储油仓713底部相连，第二单向阀721的进液端与缓冲仓712相连。

在本实施例中，通过设置此结构来使缓冲仓712、储油仓713内的润滑油进行单向流动。

请着重参阅图1、图4、图5、图6、图7，扣锁滑位组件包括有固定于上盒体3一端的侧位卡板711，侧位卡板711的内侧开设有导向插槽714，下盒体2的一端固定有侧连架709，侧连架709的内侧设置有转位杆708，转位杆708的一端设置有与侧连架709相连的锁位件，转位杆708的外侧设置有第二传动锥齿轮730，侧连架709的一端通过轴承转动连接有插杆725，插杆725的顶部通过轴承转动连接有旋连转辊726，插杆725的底部固定有第一传动锥齿轮729，第一传动锥齿轮729与第二传动锥齿轮730外侧相啮合，侧连架709的顶部设置有减阻辊724。

在本实施例中，当上盒体3扣入下盒体2的顶部时旋连转辊726穿过导向插槽714移至侧位卡板711的上方，同时侧位卡板711移至减阻辊724的上方，随后通过转动转位杆708来使第二传动锥齿轮730带动第一传动锥齿轮729进行转动，如此便可使旋连转辊726转动，使得旋连转辊726与导向插槽714呈十字交错状态，如此便可对上盒体3进行限位，以此来增加上盒体3移动的稳定性，同时通过侧位卡板711与减阻辊724的接触来减小上盒体3与下盒体2之间的摩擦力。

请着重参阅图1、图4，插杆725、旋连转辊726的直径与导向插槽714的宽度大小相等。

在本实施例中，通过设置此结构可使旋连转辊726、插杆725穿过导向插槽714，以此来提高下盒体2与上盒体3对接的精准度。

请着重参阅图6、图7，锁位件包括有固定于转位杆708一端的手轮盘728，侧连架709的一侧固定有位于转位杆708外侧的卡位盘733，卡位盘733的一端开设有插孔734，手轮盘728的一端开设有螺纹套孔739，螺纹套孔739延伸至手轮盘728的另一端，螺纹套孔739的内侧插接有螺纹杆736，螺纹杆736的两端固定有限位托盘737，限位托盘737的一端设置有位于手轮盘728一端的握把738，限位托盘737的另一端固定有定转销735。

在本实施例中，在转动转位杆708时可拨动握把738，以此来使转位杆708进行转动，在对转位杆708转动完成后可拧动握把738，使得限位托盘737相对螺纹套孔739进行转动，以此来使定转销735向着卡位盘733进行移动，从而将定转销735插入对应的插孔734内，从而实现对转位杆708的固定，从而增加了插杆725的稳定性。

请着重参阅图7，插孔734的数量设置有多个，且多个插孔734沿着卡位盘733的圆心等距离分布，定转销735与卡位盘733的直径大小相等。

在本实施例中，通过设置此结构可通过螺纹杆736的转动来使定转销735插入对应的插孔734内，以此来增加手轮盘728与侧连架709连接的稳定性。

请着重参阅图1、图2、图5、图8，遮连器包括有开设于下盒体2一端的侧插腔732，侧插腔732位于第一置物腔5的一侧，上盒体3的顶部设置有波纹伸缩套701，上盒体3的顶部设置有位于波纹伸缩套701两侧的导向杆704，导向杆704的顶部固定有防滑板703，波纹伸缩套701的顶部安装有定块板702，定块板702两侧通过轴承转动连接有减阻动轮740，减阻动轮740与导向杆704相贴合，定块板702与上轴压块715固定连接，定块板702远离侧轴压块731的一端固定有过渡架707。

在本实施例中，在对岩石样品进行多轴检测时，可通过外界动力设备对定块板702的按压来使上轴压块715下移，在此过程中减阻动轮740沿着导向杆704进行转动，以此来减小上轴压块715下移的阻力，同理可通过侧轴压块731对岩石样品进行横向检测，以此来对岩石样品进行多轴检测，同时也减小了检测误差，提高了检测数据的准确度。

请着重参阅图2、图5，侧插腔732的长度、宽度均大于侧轴压块731的长度、宽度，上轴压块715的长度、宽度均小于第二置物腔6的长度、宽度。

在本实施例中，通过设置此结构来减小上轴压块715、侧轴压块731与下盒体2、上盒体3之间的摩擦力。

请着重参阅图5，过渡架707的一端穿过侧连架709位于转位杆708的一侧。

在本实施例中，通过设置此结构来为侧轴压块731的移动提供便利，同时也防止过渡架707对转位杆708的转动造成阻碍。

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。