CN202903609U - 缝洞型碳酸盐岩应力应变测量*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，包括待测岩石（11）、压力容器（10）、加热器（9）以及加压单元；待测岩石（11）密封设置在压力容器（10）中，压力容器（10）加压到待测岩石（11），加热器（9）设置在压力容器（10）上，加压单元与环境模拟单元相连接，提供待测岩石（11）向下的压力；本实用新型的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***能完全模拟缝洞型碳酸盐岩在地下的状态，使所检测到的数据与实际状态下缝洞型碳酸盐岩的抗压值接近，并且通过岩石断裂感应单元捕捉到缝洞型碳酸盐岩的起始断裂点，提高了实验数据的准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩石性能参数测量领域，尤其涉及检测缝洞型碳酸盐岩的抗压强度的应力应变测量***。
背景技术
现有的岩石应力应变测量***通常是在常温和常压下对岩石进行检测，而所得到的数据与在地下的岩石实际抗压值不符。特别是对于缝洞型碳酸盐岩来说，它在地下要承受着高温和高压，因此用现有的岩石应力应变测量***来检测缝洞型碳酸盐岩，所检测到的数据与实际状态下缝洞型碳酸盐岩的抗压值偏差较大，要使用系数来对其检测值进行校正，而系数的确定又是根据经验或大量的试验数据得出的，对于某一特定的缝洞型碳酸盐岩来说，用系数校正不存在普遍的适用性。另外，压头在施加一定的压力时，缝洞型碳酸盐岩开始断裂，而现有的岩石应力应变测量***不能很好地捕捉到缝洞型碳酸盐岩开始断裂的点。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有的岩石应力应变测量***所存在的不能完全模拟缝洞型碳酸盐岩在地下的状态的问题；以及现有的岩石应力应变测量***不能很好地捕捉到缝洞型碳酸盐岩开始断裂点的问题，而提供一种缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***。
本实用新型的方案如下：
缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，包括待测岩石11以及加压单元；
为了解决现有技术中无法模拟地下岩石的实际物理环境，所述***还包括环境模拟单元，环境模拟单元包括压力容器10以及加热器9；待测岩石11密封设置在压力容器10内，压力容器10加压到待测岩石11；加热器9设置在压力容器10上；
加压单元与环境模拟单元连接，提供待测岩石11向下的压力。
环境模拟单元包括由水槽1、水泵2、第一溢流阀3以及增压缸5依次连接组成的加压管路；增压缸5的输出口与压力容器10相连接。
为了便于控制加压过程，第一溢流阀3与增压缸5之间设有第一换向阀4，第一换向阀4与增加缸5双向导通。
本测量***具体在对待测岩石11的测量过程中需要加压单元，即对待测岩石11进行加压操作，加压单元为液压缸结构，其包括压头12、固定缸13、油泵19以及油槽20；压头12的下端面设置在与待测岩石11上，压头12的上端面活动设置在固定缸13内；
固定缸13内部包括上腔21和下腔22两个密闭的空间；上腔21和下腔22分别与油泵19相连接，油泵19与油槽20相连接。
为了控制对待测岩石11测定中的加压过程，油泵19与上腔21之间依次设置有第二溢流阀18和第二换向阀17，油泵19与下腔22之间依次设置有第二溢流阀18和第三换向阀16；第二换向阀17与上腔22双向导通，第三换向阀16与下腔22双向导通。
为了克服现有的岩石应力应变测量***不能很好地捕捉到缝洞型碳酸盐岩开始断裂的点的问题，本测量***还包括岩石断裂感应单元，其包括钢板24、传感器14以及计算机23；钢板24压在待测岩石11顶部，压头12紧密压在钢板24上表面；传感器14内嵌设置在钢板24中，传感器14与计算机23相连接。
在具体操作中，本测量***包括支撑单元，其包括上梁8、下梁6、左柱7以及右柱15，压力容器10固定在下梁6的上表面，固定缸13固定在上梁8的下表面；左柱7和右柱15两端分别通过螺栓固定在上梁8和下梁6上。
本测量***通过加热器9对压力容器10加热来模拟碳酸盐岩的实际地下温度状态，通过水泵2从水槽1中抽水，并经过增压缸5增压后注入压力容器10来模拟碳酸盐岩的实际地下压力状态。
在具体实施中，压力容器10中的温度能到达120℃，压力能到达100Mpa，该状态与地下缝洞型碳酸盐岩的实际状态相符。
本实用新型的工作原理如下：
在检测中，首先将待测岩石11装入压力容器10中，再盖上钢板24，启动水泵2和增压缸5向压力容器10中灌入加压的水，并开启加热器9对压力容器10中的水进行加热；当温度和压力达到地下缝洞型碳酸盐岩的实际状态时，关闭水泵2和加热器9，同时开启油泵19，使第二换向阀17与固定缸13的上腔21正向导通，即油可从油泵19流入第二换向阀17和上腔21；第三换向阀16与固定缸13的下腔22逆向导通，即油可从下腔22流入第三换向阀16和第二溢流阀18；油从固定缸13的上腔21打入，使压头12向下运动，下腔22中的油通过第三换向阀16流入第二溢流阀18，对钢板24进行加压，即对待测岩石11进行加压，传感器14将钢板24所发生的形变传输给计算机23，操作人员通过该形变来判断压力容器10内正进行测试的待测岩石11的状态。当操作人员确认岩石11已经开始断裂时，停止油泵19的加压并记录下此刻的油压，即得到了要检测的缝洞型碳酸盐岩在地下的抗压强度。
试验完成后，转换第二换向阀17和第三换向阀16的导通方向，同时开启油泵19，使第二换向阀17与固定缸13的上腔21逆向导通，即油可从上腔21流入第二换向阀17和第二溢流阀18；第三换向阀16与固定缸13的下腔22正向导通，即油可从油泵19流入第三换向阀16和下腔22；油从固定缸13的下腔22打入，使压头12向上运动，固定缸13的上腔21的油通过第二换向阀17流入第二溢流阀18，对钢板24进行卸压，即对待测岩石11进行卸压。完成卸压后，将第一换向阀4转换方向，使水从增压缸5的进水口卸出，流入第一溢流阀3中。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***能完全模拟缝洞型碳酸盐岩在地下的状态，使所检测到的数据与实际状态下缝洞型碳酸盐岩的抗压值接近，并且通过传感器来检测到钢板的形变，进而可以在缝洞型碳酸盐岩刚开始产生断裂时，及时发现并且***及时作出相应的反应。
附图说明
图为本实用新型的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***的示意图。
附图编号说明：
1-水槽；2-水泵；3-第一溢流阀；4-第一换向阀；5-增压缸；
6-下梁；7-左柱；8-上梁；9-加热器；10-压力容器；11-待测岩石；
12-压头；13-固定缸；14-传感器；15-右柱；16-第三换向阀；
17-第二换向阀；18-第二溢流阀；19-油泵；20-油槽；21-上腔；
22-下腔；23-计算机；24-钢板；
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明，本实用新型的保护范围不局限于下述的具体实施方式。
具体实施方式
如图所示，缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，包括待测岩石11、环境模拟单元、岩石断裂感应单元、加压单元以及支撑单元。
环境模拟单元包括由水槽1、水泵2、第一溢流阀3、第一换向阀4以及增压缸5依次连接组成的加压管路，还包括压力容器10以及加热器9；待测岩石11密封设置在压力容器10中，增压缸5的输出口与压力容器10相连接；加热器9设置在压力容器10的外侧壁上。
第一换向阀4与增加缸5双向导通。
加压单元为液压缸结构，其包括压头12、固定缸13、油泵19以及油槽20；
压头12的下端面设置在与待测岩石11上，压头12的上端面活动设置在固定缸13内。
固定缸13内部包括上腔21和下腔22两个密闭的空间，上腔21和下腔22分别与油泵19相连接，油泵19与油槽20相连接。
油泵19与上腔21之间依次设置有第二溢流阀18和第二换向阀17，油泵19与下腔22之间依次设置有第二溢流阀18和第三换向阀16；第二换向阀17与上腔22双向导通，第三换向阀16与下腔22双向导通。
岩石断裂感应单元包括钢板24、传感器14以及计算机23；钢板24压在岩石11顶部，压头12紧密压在钢板24上表面；传感器14内嵌设置在钢板24中，传感器14与计算机23相连接。
支撑单元包括上梁8、下梁6、左柱7以及右柱15，压力容器10固定在下梁6的上表面，固定缸13固定在上梁8的下表面；左柱7和右柱15两端分别通过螺栓固定在上梁8和下梁6上。
上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。
Claims (7)
1.缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，包括待测岩石（11）以及加压单元；其特征在于：
所述***还包括环境模拟单元，所述环境模拟单元包括压力容器（10）以及加热器（9）；所述待测岩石（11）密封设置在所述压力容器（10）内，所述压力容器（10）加压到所述待测岩石（11）；所述加热器（9）设置在所述压力容器（10）上；
所述加压单元与所述的环境模拟单元相连接，提供所述的待测岩石（11）向下的压力。
2.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，其特征在于：
所述环境模拟单元包括由水槽（1）、水泵（2）、第一溢流阀（3）以及增压缸（5）依次连接组成的加压管路；所述增压缸（5）的输出口与所述压力容器（10）相连接。
3.根据权利要求2所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，其特征在于：
所述第一溢流阀（3）与所述增压缸（5）之间设有第一换向阀（4），所述第一换向阀（4）与所述增加缸（5）双向导通。
4.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，其特征在于：
所述加压单元为液压缸结构，其包括压头（12）、固定缸（13）、油泵（19）以及油槽（20）；所述压头（12）的下端面设置在与所述待测岩石（11）上，所述压头（12）的上端面活动设置在所述固定缸（13）内；
所述固定缸（13）内部包括上腔（21）和下腔（22）两个密闭的空间；所述上腔（21）和下腔（22）分别与所述油泵（19）相连接，所述油泵（19）与油槽（20）相连接。
5.根据权利要求4所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，其特征在于：
所述油泵（19）与上腔（21）之间依次设置有第二溢流阀（18）和第二换向阀（17），所述油泵（19）与下腔（22）之间依次设置有第二溢流阀（18）和第三换向阀（16）；所述第二换向阀（17）与所述上腔（22）双向导通，所述第三换向阀（16）与所述下腔（22）双向导通。
6.根据权利要求1-5之一所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，其特征在于：
所述***还包括岩石断裂感应单元，其包括钢板（24）、传感器（14）以及计算机（23）；所述钢板（24）压在所述待测岩石（11）顶部，所述压头（12）紧密压在所述的钢板（24）上表面；所述传感器（14）内嵌设置在所述钢板（24）中，所述传感器（14）与所述计算机（23）相连接。
7.根据权利要求6所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量***，其特征在于：
所述***包括支撑单元，其包括上梁（8）、下梁（6）、左柱（7）以及右柱（15），所述压力容器（10）固定在所述下梁（6）的上表面，所述固定缸（13）固定在所述上梁（8）的下表面；所述左柱（7）和右柱（15）两端分别通过螺栓固定在所述上梁（8）和下梁（6）上。
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