CN107036882A - 一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置及方法，装置包括柱塞压头、橡皮膜、自黏带、热缩套、绝缘胶带及钢箍。小尺寸柱状岩样密封方法的步骤为：在岩样侧向表面粘贴应变片，并焊接引线；在柱塞压头侧向表面包覆套装上橡皮膜；将自黏带缠绕包覆在橡皮膜外表面；将包覆了橡皮膜和自黏带的柱塞压头放置到岩样的上下两端；将热缩套套装在柱塞压头和岩样外侧，同时将应变片的引线从热缩套与自黏带之间引出；利用热缩枪对热缩套进行加热，使热缩套收缩，直到包覆了橡皮膜和自黏带的柱塞压头以及岩样被热缩套包裹密封；在柱塞压头所在位置处的热缩套外表面缠绕包覆上绝缘胶带；将钢箍套装在绝缘胶带外表面，然后拧紧钢箍，完成岩样的密封。

Description

一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置及方法
技术领域
本发明属于岩石静水压力加载试验技术领域，特别是涉及一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置及方法。
背景技术
通过岩石静水压力加载试验可以获得岩石的基质压缩系数、有效压缩系数及裂纹孔隙度等参数，且上述参数又都是表征岩石物理力学性质的关键指标。
静水压力加载，是指岩石在三轴方向上的加载应力数值相等的情况，在静水压力加载过程中，为了获取岩石的应变规律，主要采用两种获取方式，第一种是通过LVDT位移传感器进行测量，第二种是通过应变片进行测量。
由于LVDT位移传感器对岩样的要求较高，小尺寸岩样通常无法应用LVDT位移传感器，即使采用了LVDT位移传感器，其也要安装在岩样密封胶套的外侧，在加载过程中，密封胶套的变形会对试验精度产生很大影响，因此从试验精度方面考虑，小尺寸岩样更适合使用应变片。
目前，在岩石静水压力加载试验前，首先需要密封岩样，当应变片贴附在岩样表面后，特别是应变片数量较多时(通常为4个应变片以及8条引线)，由于多条引线只能夹在岩样表面与密封胶套之间引出，必然导致密封胶套对岩样的密封性降低，当在50MPa～100MPa的高压条件下时，液压油会通过引线处进入密封胶套，从而进入岩样，并使岩样的物理性质发生改变，此时所获取的试验数据将是失真的，因此将失去实际应用价值。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置及方法，有效克服了传统采用密封胶套密封岩样时密封不严的弊端，有效提高了岩样密封性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置，包括柱塞压头、橡皮膜、自黏带、热缩套、绝缘胶带及钢箍；所述柱塞压头数量为两个，两个柱塞压头分别安装在岩样的上端和下端；所述橡皮膜包覆在柱塞压头侧向表面；所述自黏带缠绕包覆在橡皮膜外表面；所述热缩套包覆在自黏带及岩样侧向表面；所述绝缘胶带缠绕包覆在柱塞压头所在位置处的热缩套外表面；所述钢箍套装在绝缘胶带外表面。
一种静水压力加载试验前的小尺寸柱状岩样密封方法，采用了所述的静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置，包括如下步骤：
步骤一：在岩样侧向表面粘贴应变片，并焊接引线；
步骤二：在柱塞压头侧向表面包覆套装上橡皮膜；
步骤三：将自黏带缠绕包覆在橡皮膜外表面；
步骤四：将包覆了橡皮膜和自黏带的柱塞压头放置到岩样的上下两端；
步骤五：将热缩套套装在柱塞压头和岩样外侧，同时将应变片的引线从热缩套与自黏带之间引出；
步骤六：利用热缩枪对热缩套进行加热，使热缩套收缩，直到包覆了橡皮膜和自黏带的柱塞压头以及岩样被热缩套包裹密封；
步骤七：在柱塞压头所在位置处的热缩套外表面缠绕包覆上绝缘胶带；
步骤八：将钢箍套装在绝缘胶带外表面，然后拧紧钢箍，完成岩样的密封。
在粘贴应变片之前，需要对岩样的外表面进行打磨，且需使用2500目以上的砂纸以单方向呈45度角对岩样外表面进行打磨，以保证应变片在岩样表面的粘贴平整度。
在包覆套装橡皮膜之前，需要对柱塞压头侧向表面进行擦拭清洗，且擦拭清洗剂选用酒精，通过擦拭清洗柱塞压头侧向表面来提高橡皮膜与柱塞压头的密封度。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，有效克服了传统采用密封胶套密封岩样时密封不严的弊端，有效提高了岩样密封性，使试验中获取的数据更加真实可靠。
附图说明
图1为本发明的一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置立体图；
图2为本发明的一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置正向剖视图；
图3为图2中I部放大图；
图中，1—柱塞压头，2—橡皮膜，3—自黏带，4—热缩套，5—绝缘胶带，6—钢箍，7—岩样。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～3所示，一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置，包括柱塞压头1、橡皮膜2、自黏带3、热缩套4、绝缘胶带5及钢箍6；所述柱塞压头1数量为两个，两个柱塞压头1分别安装在岩样7的上端和下端；所述橡皮膜2包覆在柱塞压头1侧向表面；所述自黏带3缠绕包覆在橡皮膜2外表面；所述热缩套4包覆在自黏带3及岩样7侧向表面；所述绝缘胶带5缠绕包覆在柱塞压头1所在位置处的热缩套4外表面；所述钢箍6套装在绝缘胶带5外表面。
本实施例中，岩样7的轴向长度为50mm，岩样7的直径为25mm；柱塞压头1为不锈钢材质，柱塞压头1的轴线长度为25mm，柱塞压头1的直径为25mm；橡皮膜2选用高弹乳胶膜，厚度为0.25mm～0.3mm为宜，橡皮膜2的宽度为25mm；自黏带3的宽度为25mm；热缩套4选用厚度大于1mm的型号，热缩套4的长度为110mm；绝缘胶带5的宽度为20mm。
一种静水压力加载试验前的小尺寸柱状岩样密封方法，采用了所述的静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置，包括如下步骤：
步骤一：在岩样7侧向表面粘贴应变片，并焊接引线，本实施例中，引线选用0.25mm的Kynar电子线，引线不可太粗，会影响密封效果；在粘贴应变片之前，需要对岩样7的外表面进行打磨，且需使用2500目以上的砂纸以单方向呈45度角对岩样7外表面进行打磨，以保证应变片在岩样7表面的粘贴平整度；
步骤二：在柱塞压头1侧向表面包覆套装上橡皮膜2；在包覆套装橡皮膜2之前，需要对柱塞压头1侧向表面进行擦拭清洗，且擦拭清洗剂选用酒精，通过擦拭清洗柱塞压头1侧向表面来提高橡皮膜2与柱塞压头1的密封度；
步骤三：将自黏带3缠绕包覆在橡皮膜2外表面，自黏带3缠绕3层即可；
步骤四：将包覆了橡皮膜2和自黏带3的柱塞压头1放置到岩样7的上下两端；
步骤五：将热缩套4套装在柱塞压头1和岩样7外侧，同时将应变片的引线从热缩套4与自黏带3之间引出；
步骤六：利用热缩枪对热缩套4进行加热，使热缩套4收缩，直到包覆了橡皮膜2和自黏带3的柱塞压头1以及岩样7被热缩套4包裹密封；
步骤七：在柱塞压头1所在位置处的热缩套4外表面缠绕包覆上绝缘胶带5，绝缘胶带5缠绕5层即可，以保证钢箍6能够顺利套装；
步骤八：将钢箍6套装在绝缘胶带5外表面，然后拧紧钢箍6，完成岩样7的密封；钢箍6的拧紧力要合适，如果拧紧力过大，存在将应变片引线夹断的风险，如果拧紧力不足，可能导致静水压力较高时，出现密封失效的可能。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置，其特征在于：包括柱塞压头、橡皮膜、自黏带、热缩套、绝缘胶带及钢箍；所述柱塞压头数量为两个，两个柱塞压头分别安装在岩样的上端和下端；所述橡皮膜包覆在柱塞压头侧向表面；所述自黏带缠绕包覆在橡皮膜外表面；所述热缩套包覆在自黏带及岩样侧向表面；所述绝缘胶带缠绕包覆在柱塞压头所在位置处的热缩套外表面；所述钢箍套装在绝缘胶带外表面。
2.一种静水压力加载试验前的小尺寸柱状岩样密封方法，采用了权利要求1所述的静水压力加载试验用小尺寸柱状岩样密封装置，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：在岩样侧向表面粘贴应变片，并焊接引线；
步骤二：在柱塞压头侧向表面包覆套装上橡皮膜；
步骤三：将自黏带缠绕包覆在橡皮膜外表面；
步骤四：将包覆了橡皮膜和自黏带的柱塞压头放置到岩样的上下两端；
步骤五：将热缩套套装在柱塞压头和岩样外侧，同时将应变片的引线从热缩套与自黏带之间引出；
步骤六：利用热缩枪对热缩套进行加热，使热缩套收缩，直到包覆了橡皮膜和自黏带的柱塞压头以及岩样被热缩套包裹密封；
步骤七：在柱塞压头所在位置处的热缩套外表面缠绕包覆上绝缘胶带；
步骤八：将钢箍套装在绝缘胶带外表面，然后拧紧钢箍，完成岩样的密封。
3.根据权利要求2所述的一种静水压力加载试验前的小尺寸柱状岩样密封方法，其特征在于：在粘贴应变片之前，需要对岩样的外表面进行打磨，且需使用2500目以上的砂纸以单方向呈45度角对岩样外表面进行打磨，以保证应变片在岩样表面的粘贴平整度。
4.根据权利要求2所述的一种静水压力加载试验前的小尺寸柱状岩样密封方法，其特征在于：在包覆套装橡皮膜之前，需要对柱塞压头侧向表面进行擦拭清洗，且擦拭清洗剂选用酒精，通过擦拭清洗柱塞压头侧向表面来提高橡皮膜与柱塞压头的密封度。
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