CN110608988B - 一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置 - Google Patents
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Abstract
一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，包括上转接头和下转接头，其中上转接头包括上转接头螺帽、上转接头螺杆、缓冲箍圈，下转接头包括下转接头螺帽、下转接头螺杆、缓冲箍圈。其中上转接头螺帽顶部设有集水槽与上渗水小孔；下转接头螺帽底部设有分水槽和下渗水小孔，上、下转接头螺帽内部设有空心转接口，空心转接口表面设有螺纹，能够拧入上、下转接头螺杆。所述缓冲箍圈位于上、下转接头螺杆的外侧。该装置可在渗透仪内透水石尺寸与岩样尺寸不一致时，对非标准尺寸试样进行渗透试验；同时可以通过更换不同尺寸的螺杆来适配不同尺寸的非标准岩石试样，以满足各种非标准尺寸试样的渗透要求。
Description
技术领域
本发明属于岩石力学试验仪器开发领域，具体涉及一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置。
背景技术
室内岩石力学试验是获得岩石物理力学参数的重要手段，常见的有单轴、三轴试验等。有时为了获取岩石的渗透系数，还需要进行岩石渗透试验，在试验之前需制备规范上要求的标准尺寸试样（直径为5cm），但在实际制样的过程中，常常遇到质地较脆、裂隙较多的岩石，如泥岩，导致无法制成标准尺寸的试样（直径为5cm），只能制取小尺寸的非标准试样进行试验，而现有渗透试验仪器的进水压头大多都是针对标准尺寸（直径为5cm）的试样而设计，如果直接对小于标准尺寸试样进行渗透试验，会导致试验出现漏水现象，以至于渗透试验无法进行。因此大部分现有标准尺寸的进水压头不能用于小于标准尺寸试样的渗透试验，鉴于以上问题，研制出一种利用现有渗透仪对非标准的小尺寸岩石试样进行渗透试验的尺寸转换装置。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明专利设计了一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，该装置可在渗透仪内透水石尺寸与岩样尺寸不一致时，对非标准尺寸试样进行渗透试验，同时可以通过更换不同尺寸的螺杆来适配不同尺寸的非标准岩石试样，以满足各种非标准尺寸试样（本发明特指小于标准尺寸的试样）的渗透要求；上、下转接头均设有集水槽和分水槽，利用集水效应收集水流，并通过上、下渗水小孔和分水槽使试样的渗透更加均匀；独特的缓冲箍圈设计，可以避免因非标准试样在接头处出现应力集中而导致土工乳胶膜破裂漏水的问题。
本发明采取的技术方案为：
一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，所述尺寸转换装置包括上转接头和下转接头，其中上转接头包括上转接头螺帽、上转接头螺杆、缓冲箍圈，下转接头包括下转接头螺帽、下转接头螺杆、缓冲箍圈。
所述上转接头螺帽为不锈钢圆柱体，直径与标准岩石试样一致，为5cm，且其上部设有上转接头集水槽与上渗水小孔，内部设有空心转接口，空心转接口表面设有螺纹，能够拧入上转接头螺杆。
所述上转接头螺杆和下转接头螺杆均由两部分组成，其中螺杆中带有螺纹部分的直径设为2.5cm，能够拧入转接头螺帽中，螺杆与试样两端接触的部分设有三种尺寸：2.5cm、3cm、3.5cm，可根据所取非标准岩石试样的尺寸来选择相应的螺杆。上转接头螺杆底部设有上转接头分水槽与上渗水小孔，下转接头螺杆顶部设有下转接头集水槽与下渗水小孔。
所述缓冲箍圈位于上转接头螺杆与下转接头螺杆的外侧，有一定的厚度，当施加围压后，既可以防止由于应力集中而导致的土工乳胶膜破裂，也可以使土工乳胶膜更好地贴在其表面，以防漏水。
所述下转接头螺帽为不锈钢圆柱体，直径与标准岩石试样一致，为5cm，且其底部设有下转接头分水槽与下渗水小孔，内部设有空心转接口，空心转接口表面设有螺纹，能够拧入下转接头螺杆。
本发明一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，可灵活拆卸。其优点在于：
1、上转接头和下转接头都是由三部分组成，分别为上下转接头螺帽、上下转接头螺杆、缓冲箍圈。转接头螺杆分为两部分，带有螺纹部分的直径设为2.5cm，能够拧入转接头螺帽中，螺杆与试样两端接触的部分设有三种尺寸：2.5cm、3cm、3.5cm，可根据所取非标准岩石试样的尺寸来选择相应的螺杆，操作简单，且方便拆卸。
2、缓冲箍圈与转接头螺杆是一体的，缓冲箍圈距转接头螺杆前端的长度与螺杆拧入转接头螺帽的深度一样，有一定的厚度，当螺杆拧入螺帽中，缓冲箍圈的紧紧贴着螺帽底部，可以避免因非标准试样在接头处出现应力集中而导致土工乳胶膜破裂漏水的问题。
3、在上、下转接头的顶端都设有集水槽及上、下渗水小孔，利用集水效应，将水流收集起来，并通过螺杆中的渗水小孔流入到转接头底端的分水槽，增大了试样的渗透面，使渗透更加均匀。
4、该装置可在渗透仪内透水石尺寸与岩样尺寸不一致时，对非标准尺寸试样进行渗透试验，同时可以通过更换不同尺寸的螺杆来适配不同尺寸的非标准岩石试样，以满足各种非标准尺寸试样（本发明特指小于标准尺寸的试样）的渗透要求；上、下转接头均设有集水槽和分水槽，利用集水效应收集水流，并通过上、下渗水小孔和分水槽使试样的渗透更加均匀；独特的缓冲箍圈设计，可以避免因非标准试样在接头处出现应力集中而导致土工乳胶膜破裂漏水的问题。
附图说明
图1为本发明的岩石渗透仪及转换装置整体剖视图。
图2为本发明的图1中A处放大视图。
图3为本发明的上转接头立体结构示意图。
图4（1）为本发明的上转接头主视结构示意图；
图4（2）为本发明的上转接头左视结构示意图；
图4（3）为本发明的上转接头俯视结构示意图。
图5（1）为本发明的上转接头B-B向剖视示意图。
图5（2）为本发明的上转接头C-C向剖视示意图。
图6为本发明的下转接头立体结构示意图。
图7（1）为本发明的下转接头主视结构示意图；
图7（2）为本发明的下转接头左视结构示意图；
图7（3）为本发明的下转接头俯视结构示意图。
图8（1）为本发明的下转接头D-D向剖视示意图；
图8（2）为本发明的下转接头E-E向剖视示意图。
图9（1）为本发明的上转接头螺帽主视结构示意图；
图9（2）为本发明的上转接头螺帽左视结构示意图；
图9（3）为本发明的上转接头螺帽俯视结构示意图。
图10（1）为本发明的上转接头螺帽F-F向剖视示意图。
图10（2）为本发明的上转接头螺帽G-G向剖视示意图。
图11（1）为本发明的转换直径为2.5cm的上转接头螺杆主视结构示意图；
图11（2）为本发明的转换直径为2.5cm的上转接头螺杆俯视结构示意图。
图12（1）为本发明的转换直径为3cm的上转接头螺杆主视结构示意图。
图12（2）为本发明的转换直径为3cm的上转接头螺杆俯视结构示意图。
图13（1）为本发明的转换直径为3.5cm的上转接头螺杆主视结构示意图；
图13（2）为本发明的转换直径为3.5cm的上转接头螺杆俯视结构示意图。
具体实施方式
一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，其整体装置包括压头1、注水孔2、密封环3、围压室外壳23、底座22、尺寸转换装置、上下透水片、进油孔12、出水孔21。所述压头1、注水孔2、密封环3、围压室外壳23、底座22、尺寸转换装置、上下透水片、进油孔12、出水孔21组成整体的渗透试验装置，如图1、2所示。
所述尺寸转换装置包括上转接头4和下转接头15，其中上转接头包括上转接头螺帽6、上转接头螺杆7、缓冲箍圈13，下转接头包括下转接头螺帽17、下转接头螺杆16、缓冲箍圈13，如图3、图4（1）、图4（2）、图4（3）、图5（1）、图5（3）、图6、图7（1）、图7（2）、图7（3）、图8（1）、图8（2）所示。由于上、下转接头的外部轮廓和内部结构完全一样，因此本发明中转接头螺帽和螺杆的附图均以上转接头为例进行说明。
所述上转接头螺帽6为不锈钢圆柱体，直径与标准岩石试样一致，为5cm，且其上部设有上转接头集水槽8与上渗水小孔11，内部设有空心转接口9，空心转接口9表面设有螺纹10，能够拧入三种尺寸的上转接头螺杆，拧入的深度约为上转接头螺帽6高度的四分之三，如图9（1）、图9（2）、图9（3）、图10（1）、图10（2）所示。
所述上转接头螺杆和下转接头螺杆均由两部分组成，其中螺杆中带有螺纹部分的直径设为2.5cm，能够拧入转接头螺帽中，螺杆与试样两端接触的部分设有三种尺寸：2.5cm、3cm、3.5cm，可根据所取非标准岩石试样的尺寸来选择相应的螺杆，如图11（1）、图11（2）、图12（1）、图12（2）、图13（1）、图13（2）所示。
所述缓冲箍圈位于上转接头螺杆与下转接头螺杆的外侧，有一定的厚度，可以避免因非标准试样在接头处出现应力集中而导致土工乳胶膜破裂漏水的问题，如图11（1）、图11（2）、图12（1）、图12（2）、图13（1）、图13（2）所示。
一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，包括以下步骤：
步骤1：根据试验前确定的试样尺寸，选取相应尺寸的转接头螺杆，先将下转接头螺杆16拧入下转接头螺帽17内部，组成完整的下转接头15，
步骤2然后将其套入土工乳胶膜24的一端，并保证该端土工乳胶膜24的余出长度约为3cm；
步骤3：通过土工乳胶膜24的另一端将处理好的试样25放置在下转接头螺杆16顶端，与下转接头集水槽18紧密接触；
步骤4：把上转接头螺杆7拧入上转接头螺帽6中组成上转接头4，然后将其套入土工乳胶膜24中，使得上转接头分水槽14与试样25顶部紧密接触；
步骤5：把下透水片20放置在底座22上，然后将组装好的试样及转接头整体放置在下头水片20上，并将余出的土工乳胶膜24全部套入底座22中；
步骤6：将上透水片5放置在上转接头螺帽6顶部，与上转接头集水槽8紧密接触；
步骤7：将压头1放置在上透水片5顶部，并用土工乳胶膜24高出试样25的部分紧紧裹住透水片5和压头1，然后把围压室外壳23套进底座22，并用密封环3箍紧，至此完成试样25的安装；
步骤8：根据不同岩样所处的环境条件设定程序，利用油压泵来提供围压，此时油压泵里的油通过进油孔12进入围压室中；
步骤9：打开供水开关，水箱里的水从进水孔2流入上透水片5，通过上转接头4、试样25以及下转接头15，最终从出水孔21流出；通过配套的数据采集设备记录通过试样的水量及时间，即可计算得到该试样的渗透系数。
因为非标准试样的尺寸有可能大于标准尺寸试样，而本发明针对于小于标准尺寸的非标准试样。
Claims (3)
1.一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，其特征在于：该尺寸转换装置包括上转接头（4）和下转接头（15），其中上转接头（4）包括上转接头螺帽（6）、上转接头螺杆（7）、缓冲箍圈（13），下转接头（15）包括下转接头螺帽（17）、下转接头螺杆（16）、缓冲箍圈（13）；
所述上转接头（4）位于试样（25）顶端，由上转接头螺帽（6）、上转接头螺杆（7）及缓冲箍圈（13）组成，其中上转接头螺杆（7）外部设有螺纹（10），能够拧入上转接头螺帽（6）内部；
所述下转接头（15）位于试样（25）底端，由下转接头螺帽（17）、下转接头螺杆（16）及缓冲箍圈（13）组成，其中下转接头螺杆（16）外部设有螺纹（10），能够拧入下转接头螺帽（17）内部；
所述缓冲箍圈（13）位于上转接头螺杆（7）与下转接头螺杆（16）的外侧，有一定的厚度；
所述上转接头螺帽（6）为不锈钢圆柱体，直径与标准岩石试样一致，其上部设有上转接头集水槽（8）与上渗水小孔（11），内部设有空心转接口（9），空心转接口（9）表面设有螺纹（10），能够拧入上转接头螺杆（7）；
所述下转接头螺帽（17）为不锈钢圆柱体，直径与标准岩石试样一致，且其底部设有下转接头分水槽（19）与下渗水小孔（26），内部设有空心转接口（9），空心转接口（9）表面设有螺纹（10），能够拧入下转接头螺杆（16）；
所述上转接头螺杆（7）和下转接头螺杆（16）均由两部分组成，螺杆中带有螺纹（10）的部分能够拧入转接头螺帽中；螺杆与试样两端接触的部分设有三种尺寸，可根据所取非标准岩样的尺寸来选择相应的螺杆；上转接头螺杆（7）底部设有上转接头分水槽（14）与上渗水小孔（11），下转接头螺杆（16）顶部设有下转接头集水槽（18）与下渗水小孔（26）；
所述上转接头集水槽（8）与上渗水小孔（11）位于上转接头螺帽（6）顶部，和上透水片（5）接触，外部的水流通过上渗水小孔（11）进入到上转接头分水槽（14）；
所述上转接头分水槽（14）位于上转接头螺杆（7）底部，与试样（25）顶部直接接触；试验过程中，水流通过注水孔（2）进入上透水片（5），从上透水片（5）渗出的水流由上转接头集水槽（8）集中起来，然后通过上渗水小孔（11）流入到上转接头分水槽（14），最后均匀地渗入试样（25）；
所述下转接头集水槽（18）与下渗水小孔（26）位于下转接头螺杆（16）顶部，与试样（25）底部直接接触，从试样（25）中渗出的水流先由下转接头集水槽（18）收集起来，然后经下渗水小孔（26）进入到下转接头分水槽（19）；
所述下转接头分水槽（19）位于下转接头螺帽（17）底部，从试样（25）中渗出的水流，经下转接头集水槽（18）以及下渗水小孔（26），进入到下转接头分水槽（19），通过下透水片（20），最后由出水孔（21）流出。
2.采用如权利要求1所述一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，其特征包括以下步骤：
步骤1：根据试验前确定的试样尺寸，选取相应尺寸的转接头螺杆，先将下转接头螺杆（16）拧入下转接头螺帽（17）内部，组成完整的下转接头（15）；
步骤2然后将其套入土工乳胶膜（24）的一端，并保证该端土工乳胶膜（24）的余出长度约为3cm；
步骤3：通过土工乳胶膜（24）的另一端将处理好的试样（25）放置在下转接头螺杆（16）顶端，与下转接头集水槽（18）紧密接触；
步骤4：把上转接头螺杆（7）拧入上转接头螺帽（6）中组成上转接头（4），然后将其套入土工乳胶膜（24）中，使得上转接头分水槽（14）与试样（25）顶部紧密接触；
步骤5：把下透水片（20）放置在底座（22）上，然后将组装好的试样及转接头整体放置在下透水片（20）上，并将余出的土工乳胶膜（24）全部套入底座（22）中；
步骤6：将上透水片（5）放置在上转接头螺帽（6）顶部，与上转接头集水槽（8）紧密接触；
步骤7：将压头（1）放置在上透水片（5）顶部，并用土工乳胶膜（24）高出试样（25）的部分紧紧裹住透水片（5）和压头（1），然后把围压室外壳（23）套进底座（22），并用密封环（3）箍紧，至此完成试样（25）的安装；
步骤8：根据不同岩样所处的环境条件设定程序，利用油压泵来提供围压，此时油压泵里的油通过进油孔（12）进入围压室中；
步骤9：打开供水开关，水箱里的水从进水孔（2）流入上透水片（5），通过上转接头（4）、试样（25）以及下转接头（15），最终从出水孔（21）流出；通过配套的数据采集设备记录通过试样的水量及时间，即可计算得到该试样的渗透系数。
3.如权利要求1所述一种可用于非标准的小尺寸岩石试样渗透试验的尺寸转换装置，其特征在于：该装置在渗透仪内透水石尺寸与岩样尺寸不一致时，对非标准尺寸试样进行渗透试验，同时能够通过更换不同尺寸的螺杆来适配不同尺寸的非标准岩石试样，以满足各种非标准尺寸试样，尤其是小于标准尺寸的试样的渗透要求。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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