用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置和试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112414912A(43)申请公布日2021.02.26(21)申请号202011122662.8(22)申请日2020.10.20(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人李振方智龙冯国瑞赵嘉鹏杨鹏杨晓军申雄宋城崔家庆牛小红(74)专利代理机构太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14110代理人王军(51)Int.Cl.G01N15/08(2006.01)G01N23/04(2018.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置和试验方法(57)摘要本发明涉及一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置和试验方法，属于岩石力学与岩石试验技术领域，动静加载CT扫描试验装置包括：底座、缸筒、压头和压盖，设置有闭锁装置，用于固定静态、动态载荷的最终压力状态，并且可以在气体流通的同时进行CT扫描，用于研究揭示不同气体、气压条件下不同岩性、不同破碎程度破碎岩体在动静加载作用下多孔结构演化和渗透特征。CN112414912ACN112414912A权利要求书1/2页1.一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置，其特征在于，包括：底座、缸筒、压头和压盖；其中，动静加载CT扫描试验装置的底座为正方体；缸筒固接在底座上，缸筒的底部设有与外界连接的出气管；缸筒内部底面铺有使气体透过的第一透气板，第一透气板上方装载破碎煤岩体，破碎煤岩体上方设有第二透气板，第二透气板上方设置内部设有进气通道的压头，压头的底部为圆柱体，其侧面设有O型密封圈，压头中部设有二层平台，二层平台上设有压力传感器，压力传感器上方固定有推力轴承，推力轴承上方压着可旋转的压盖，压头从压盖正中央通孔内穿过，并固定在压盖中，压盖相对于压头旋转和上下运动，压头上设置双通道旋转接头，双通道旋转接头内部设置进气通道和出气通道，其中进气通道设置上游进气口和上游出气口，通过一导管穿过上游进气口和上游出气口以联通外界和缸筒内部，出气通道上设置下游进气口和下游出气口，通过一导管穿过下游进气口和下游出气口，从下游出气口穿出的导管进一步从压头侧壁穿出，并通过软管连接至底部的出气管；联通进气通道和出气通道的导管上分别设置进气阀门和出气阀门；压盖外表面设有四个自锁装置，分别位于压盖底部的边缘，且相互对称设置；压盖内表面刻有内螺纹，压盖通过旋转和外部刻有外螺纹的缸筒闭合并向下转动，从而给压头提供向下的压力。2.根据权利要求1所述的一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置，其特征在于：第二透气板与压头、第一透气板与缸筒内部底面之间分别设有滤纸。3.根据权利要求1所述的一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置，其特征在于：底座、缸筒、压头和压盖和软管均为有利于X射线穿透的材料制成，以放入工业CT设备内进行扫描，进行CT扫描时同时保证装置在工业CT设备内旋转和气体的流通。4.根据权利要求1所述的一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置，其特征在于：自锁装置包括卡针、弹簧片卡槽及弹簧片；卡针垂直固定于弹簧片中部，弹簧片卡槽设置于压盖上，弹簧片通过弹簧片卡槽固定在压盖上，卡针为圆柱体，其下表面水平，上表面为圆锥台，压盖上设置用于容置卡针的通孔，缸筒外侧设置卡槽；通过弹簧片给卡针向内的力，使卡针穿过压盖上设置的通孔，卡置于缸筒上设置的卡槽，完成自锁。5.根据权利要求4所述的一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验装置，其特征在于：缸筒外表面有八个分布均匀的垂直卡槽，卡槽的横截面为直角三角形，直角三角形的一直角边垂直于缸筒外表面卡槽所在位置的切线，另一直角边平行于缸筒的表面卡槽所在位置的切线，直角三角形的斜边的角度与卡针圆锥台斜面的角度相同，直角三角形为顺时针指向；压盖每旋转45度卡针受压进入卡槽，卡槽逆时针方向表面与压盖表面垂直，卡针不能逆时针移动，进而实现压盖不能逆时针转动，卡槽顺时针方向表面存在与卡针顶部圆锥台角度相同的斜坡，卡针可以顺时针移动进而实现压盖顺时针转动；实验完毕后拔取弹簧片，取出卡针，逆时针转动打开压盖。6.一种用于破碎煤岩体动静加载CT扫描的试验方法，采用所述权利要求1~5任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将破碎煤岩体按颗粒大小进行分类；（2）、打开压盖，取出压头，将一定大小的破碎煤岩体放入缸筒中，使其均匀自然堆积，然后塞入压头，盖上压盖，将压盖旋转一周，使缸筒和压盖闭合；2CN112414912A权利要求书2/2页（3）、关闭进气口阀门，打开出气阀门，由出气口对缸筒内破碎煤岩体进行抽真空；（4）、抽完真空后，关闭出气阀门打开进气阀门，由进气口向缸筒内持续注入初始压力的气体，使试样吸附饱和，