申请/专利权人：辽宁工程技术大学

申请日：2021-07-27

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN113504125B

主分类号：G01N3/12

分类号：G01N3/12;G01N3/18;G01N15/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2021.11.02#实质审查的生效;2021.10.15#公开

摘要：一种真三轴物理化学联合煤岩增透试验装置及方法，装置包括反力框架、真三轴压力室、三台液压作动器、液压控制柜、应力加载液压泵、围压加载液压泵、液压油储箱、高压电脉冲发生控制单元、导电离子溶液渗流控制单元及温度控制单元。方法为：组装试样组合体，安装试样组合体至真三轴压力室；试样预夹紧，充液压油，围压加载，应力加载，完成真三轴压力施加；加热液压油至设定温度并维持恒定；启动导电离子溶液渗流控制单元，在增透前对煤岩试样进行渗流试验；启动高压电脉冲发生控制单元，对煤岩试样进行电能击穿，完成致裂增透，重新进行渗流试验；取出致裂增透后的煤岩试样，利用扫描电镜和压泵仪分析煤岩试样的孔隙及裂隙结构演化规律。

主权项：1.一种真三轴物理化学联合煤岩增透试验装置，其特征在于：包括反力框架、真三轴压力室、大主应力液压作动器、第一中主应力液压作动器、第二中主应力液压作动器、液压控制柜、应力加载液压泵、围压加载液压泵、液压油储箱、高压电脉冲发生控制单元、导电离子溶液渗流控制单元及温度控制单元；所述真三轴压力室竖直固装在反力框架的底板上表面中心处，煤岩试样位于真三轴压力室内部；所述大主应力液压作动器竖直固装在反力框架的顶板上表面中心处，大主应力液压作动器的活塞杆朝下设置，大主应力液压作动器的活塞杆穿过反力框架顶板并延伸至反力框架顶板下方；所述第一中主应力液压作动器水平固装在真三轴压力室侧壁上，第一中主应力液压作动器的活塞杆穿过真三轴压力室侧壁并延伸至真三轴压力室内部；所述第二中主应力液压作动器水平固装在真三轴压力室侧壁上，且第二中主应力液压作动器位于第一中主应力液压作动器正对侧，第二中主应力液压作动器的活塞杆穿过真三轴压力室侧壁并延伸至真三轴压力室内部；所述大主应力液压作动器、第一中主应力液压作动器及第二中主应力液压作动器均通过液压管路接入液压控制柜；所述应力加载液压泵的出液口与液压控制柜相连通，应力加载液压泵的进液口与液压油储箱相连通；所述围压加载液压泵为双向液压泵，围压加载液压泵的第一进出液口与真三轴压力室底板上的围压加卸载进排液口相连通，围压加载液压泵的第二进出液口与液压油储箱相连通；所述高压电脉冲发生控制单元接入煤岩试样；所述导电离子溶液渗流控制单元接入煤岩试样；所述温度控制单元接入真三轴压力室；在所述大主应力液压作动器的活塞杆底端同轴固连有传力压杆，传力压杆密封穿过真三轴压力室的顶板并延伸至真三轴压力室内部，在传力压杆的底端同轴固连有第一压力传感器；在所述第一中主应力液压作动器的活塞杆端部同轴固连有第二压力传感器，第二压力传感器与煤岩试样正对，在第二压力传感器与煤岩试样之间依次设有第一传力垫板和第一压头；在所述第二中主应力液压作动器的活塞杆端部同轴固连有第三压力传感器，第三压力传感器与煤岩试样正对，在第三压力传感器与煤岩试样之间依次设有第二传力垫板和第二压头；所述第一压力传感器位于煤岩试样正上方，在第一压力传感器与煤岩试样之间依次设有第三压头和第一承压垫块，煤岩试样与真三轴压力室底板之间依次设有第二承压垫块及承压排液支撑板，在第二承压垫块上开设有若干渗流排液孔，在所述承压排液支撑板上表面开设有集液腔，所述渗流排液孔通过集液腔与真三轴压力室底板上的渗流排液孔道相连通，渗流排液孔道外接有渗流排液管道，在渗流排液管道上设有渗流排液截止阀；所述真三轴压力室顶板上的排气孔外接有排气截止阀；在所述围压加载液压泵与围压加卸载进排液口之间的管路上依次设有围压加卸载截止阀和第一压力表；所述高压电脉冲发生控制单元包括对极式电极、储能电容器及电源控制柜；在所述煤岩试样上表面中心处竖直朝下开设有电极插装盲孔，所述对极式电极位于电极插装盲孔内，对极式电极与电极插装盲孔孔壁之间留有间隙；所述对极式电极上端固定连接在第一承压垫块上，第一承压垫块与对极式电极及煤岩试样之间接触面均设有聚乙烯绝缘层；在所述第三压头下表面中心处竖直朝上开设有对极式电极的电极密封让位盲孔，第三压头接地处理；所述储能电容器及电源控制柜位于真三轴压力室外部，电源控制柜通过导线与储能电容器一端相连，储能电容器另一端通过导线与对极式电极相连；所述导电离子溶液渗流控制单元包括导电离子溶液储箱及液泵；在所述第一承压垫块下表面中心处竖直朝上开设有溶液导流盲孔，溶液导流盲孔与煤岩试样内的电极插装盲孔相连通，在第一承压垫块上水平开设有溶液注入孔道，溶液注入孔道与溶液导流盲孔相连通；所述导电离子溶液储箱及液泵位于真三轴压力室外部，液泵的出液口通过管路与溶液注入孔道相连通，液泵的进液口与导电离子溶液储箱相连通；在所述液泵与溶液注入孔道之间的管路上依次设有溶液注入截止阀及第二压力表；所述温度控制单元包括电阻式加热器及温度传感器；所述电阻式加热器安装在真三轴压力室侧壁内表面；所述温度传感器安装在真三轴压力室侧壁上。

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