本发明涉及类岩石试验装置技术领域，更具体的说是涉及一种类岩石压缩有压养护装置及其试验方法。
背景技术：
在天然条件下，类岩石材料在地层条件下受到复杂的三维地应力的作用，对材料的变形、破坏具有重要影响。在原地应力的作用下，材料可能会发生压缩破坏等，对钻井、压裂等工程问题影响重大。所以，研究类岩石材料在原地应力下的变形情况，确定类岩石的抗压强度等，就具有特别重要的意义。
在目前的类岩石压缩实验模拟中，基本步骤是将混合好的物料装入标准浇筑试件模具中，通过机械压实成试件，然后静置脱模，将脱模后的试件放入养护箱内直至养护完成，最后将养护完成的试样放入压缩机内进行压缩实验。但是在实际情况下，类岩石材料受到复杂的地应力的作用，常规的实验模拟装置和养护让类岩石材料处于无压力环境下，无法真实模拟出在天然条件下受到的应力作用，由此造成了试验的误差，为后续工作带来了许多不确定因素。
因此，如何提供一种类岩石压缩试验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
为此，本发明的一个目的在于提出一种类岩石压缩有压养护装置，保证了类岩石材料在养护阶段就处于一种有围压的养护环境，同时在结束养护之后还可在此环境下进行压缩试验，使试验结果更加接近实际情况。
本发明提供了一种类岩石压缩有压养护装置，包括：
压缩养护箱，压缩养护箱内部可充满液压油形成有压空间，其顶部上开设有排气孔，底部上具有进油管和出油管，其内部具有用于放置试件的试件放置台；
密封门，压缩养护箱侧面连接有密封门；
上压头，压缩养护箱顶部中间位置开设有加压孔，加压孔处安装有密封圈组，上压头通过液压杆经加压孔可轴向移动于压缩空间内，且与试件、试件放置台中心重合；液压杆通过外部液压泵站液压机控制施加压力。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种类岩石压缩有压养护装置，压缩养护箱封闭后，其内部充满液压油，在试件养护期间，为试件提供围压，并且在养护后，可以在装置内直接进行抗压强度试验，保证了类岩石材料在养护阶段就处于一种有围压的养护环境，同时在结束养护之后还可在此环境下进行压缩试验，使试验结果更加接近实际情况。
进一步地，压缩养护箱包括：底座、侧壁及顶盖；底座上设置有凹槽，试件放置台与底座一体连接、且其凸出于凹槽槽底；侧壁底部插入凹槽内固定；进油管经底座侧面、侧壁进入压缩空间内；出油管经凹槽槽底连接出底座；密封门连接在侧壁上；顶盖通过螺钉固定于侧壁顶部，加压孔开设于顶盖中部，排气孔靠近加压孔处布置；顶盖和侧壁顶部之间安装有密封条。
进一步地，密封圈组包括一体连接的支撑环，y型密封圈及防尘圈，加压孔上对应开设有安装槽，支撑环安装位于靠近压缩空间侧。支撑环支撑液压杆，防止液压杆不垂直受力给其密封带来承压不均匀的现象，导致加压孔密封效果差和杆件使用寿命短的问题。
进一步地，出油管出口侧通过法兰在油管中安装有滤网；法兰可选用两个，采用螺栓连接，在两个法兰盘之间放置0.075mm的滤网，过滤剪切试验后产生的岩屑，可以定期拆卸法兰盘来清洗和更换滤网。
进一步地，排气孔上具有可开合的堵盖，堵盖与其一体连接，防止丢失。
进一步地，试件放置台上和上压头底平面上均具有垫片。垫片为低碳钢金属垫片。
进一步地，进油管和出油管上均安装有阀门，阀门可以采用机械阀门，通过人工控制开关。
本发明的另一个目的在于提供一种基于上述类岩石压缩有压养护装置的试验方法，包括以下步骤：
s1、打开密封门，将脱模完成的试件用软质试样密封套包裹好，放入压缩空间内的试件放置台上，利用外部液压泵站液压机驱动液压杆推动上压头，使上压头接触试件顶部，保证上压头，试件和试件放置台中心线重合，然后关闭密封门拧紧螺栓；
s2、根据孔隙压力公式计算需要的围压大小，然后打开排气孔，通过进油管向压缩空间充油，当排气孔有液压油溢出时，继续向压缩空间内排液，施加围压至所需大小，关闭排气孔，让液压保持稳定，养护28天；
s3、通过外部泵站液压机控制液压杆给上压头逐步施加轴向压力直至试件破坏，并记录试件破坏过程中的压缩变化和变形情况，由外部液压泵站给出试件破坏荷载及压缩位移，并由公式：抗压强度(mpa)＝试件破坏荷载(n)/试件承压面积(mm2)计算出试样的抗压强度。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种类岩石压缩有压养护装置的试验方法，类岩石材料在养护阶段处于一种有围压的养护环境，同时在结束养护之后还可直接在此环境下进行压缩试验，使试验结果更加接近实际情况，降低了试验的误差，为后续工作提供更准确的参考。
进一步地，s1中放置试件时，在试件放置台上放置垫片，在试件的密封套外侧中间部位安装用于测量试件的环向变形的环向应变计。环向应变计可以采用型号为bx120-3aa，通过使用无线传输模块连接外部控制器，控制器通过无线传输模块连接有数据处理模块和显示模块，记录压缩过程中，试件环向膨胀程度，参照对比不同试件的破碎程度，为后续试验提供参照。
进一步地，试验完毕后，通过吸液的方式，先控制外部液压泵站液压机卸压，使上压头作用力逐渐减小，再控制进油管停止供油，卸载围压，围压缸内的压力卸载完成后，打开排气孔，同时打开出油管，通过出油管油泵抽取压缩空间内的液压油；然后打开密封门，取出试件，卸下法兰清洗滤网。
单轴压缩试验中，需测量的压缩变化为试样在压缩过程中产生的位移变化，由液压机上的直线位移传感器测得，变形情况为试样破碎压缩产生的形状变化，由环向应变计测得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种类岩石压缩有压养护装置的剖视图；
图2附图为本发明提供的一种类岩石压缩有压养护装置的后视图(透视图)；
图3附图为本发明提供的一种类岩石压缩有压养护装置的密封件组的安装示意图；
图4附图为本发明提供的一种类岩石压缩有压养护装置的排油管、法兰和滤网的安装示意图；
图中：100-压缩养护箱，101-排气孔，102-进油管，103-出油管，104-试件放置台，105-底座，106-侧壁，107-顶盖，200-密封门，300-上压头，301-密封圈组，3011-支撑环，3012-y型密封圈，3013-防尘圈，400-试件，500-液压杆，600-滤网。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例公开了一种类岩石压缩有压养护装置，保证了类岩石材料在养护阶段就处于一种有围压的养护环境，同时在结束养护之后还可在此环境下进行压缩试验，使试验结果更加接近实际情况。
参见附图1-2，本发明提供了一种类岩石压缩有压养护装置的具体实施例，包括：
压缩养护箱100，压缩养护箱100内部可充满液压油形成有压空间，其顶部上开设有排气孔101，底部上具有进油管102和出油管103，其内部具有用于放置试件400的试件放置台104；
密封门200，压缩养护箱100侧面连接有密封门200；
上压头300，压缩养护箱100顶部中间位置开设有加压孔，加压孔处安装有密封圈组301，上压头300通过液压杆500经加压孔可轴向移动于压缩空间内，且与试件400、试件放置台104中心重合；液压杆500通过外部液压泵站液压机控制施加压力。其中上压头可液压杆可以螺纹连接，也可螺栓连接。
本发明公开提供了一种类岩石压缩有压养护装置，压缩养护箱封闭后，其内部充满液压油，在试件养护期间，为试件提供围压，并且在养护后，可以在装置内直接进行抗压强度试验，保证了类岩石材料在养护阶段就处于一种有围压的养护环境，同时在结束养护之后还可在此环境下进行压缩试验，使试验结果更加接近实际情况。
其中本发明实施例外部液压泵站液压机可采用垂直单柱液压机，即可实现竖直方向运动。
本发明的一个实施例中，压缩养护箱100包括：底座105、侧壁106及顶盖107；底座105上设置有凹槽，试件放置台104与底座105一体连接、且其凸出于凹槽槽底；侧壁106底部插入凹槽内固定；进油管102经底座105侧面、侧壁106进入压缩空间内；出油管103经凹槽槽底连接出底座105；密封门200连接在侧壁106上；顶盖107通过螺钉固定于侧壁106顶部，加压孔开设于顶盖107中部，排气孔101靠近加压孔处布置；顶盖107和侧壁106顶部之间安装有密封条。顶盖固定嵌在侧壁上，通过紧固螺栓紧固。
其中，参见附图3，密封圈组301包括一体连接的支撑环3011，y型密封圈3012及防尘圈3013，加压孔上对应开设有安装槽，支撑环3011安装位于靠近压缩空间侧。支撑环支撑液压杆，防止液压杆不垂直受力给其密封带来承压不均匀的现象，导致加压孔密封效果差和杆件使用寿命短的问题。此处箱体上可以为分体的，方便密封圈的安装。
在本发明的另一实施例中，参见附图4，出油管103出口侧通过法兰在油管中安装有滤网600。法兰可选用两个，采用螺栓连接，在两个法兰盘之间放置200目的滤网，过滤剪切试验后产生的岩屑，可以定期拆卸法兰盘来清洗和更换滤网。
有利的是，排气孔101上具有可开合的堵盖，堵盖与其一体连接，防止丢失。
更有利的是，试件放置台104上和上压头300底平面上均具有垫片，垫片为低碳钢金属垫片。
上述实施例中，进油管102和出油管103上均安装有阀门，阀门可以采用机械阀门，通过人工控制开关。阀门具有进出油孔50-100mm。
本发明提供的类岩石压缩有压养护装置的试验方法，包括以下步骤：
s1、打开密封门，将脱模完成的试件用软质试样密封套包裹好，放入压缩空间内的试件放置台上，利用外部液压泵站液压机驱动液压杆推动上压头，使上压头接触试件顶部，保证上压头，试件和试件放置台中心线重合，然后关闭密封门拧紧螺栓；
s2、根据孔隙压力公式计算需要的围压大小，然后打开排气孔，通过进油管向压缩空间充油，当排气孔有液压油溢出时，继续向压缩空间内排液，施加围压至所需大小，关闭排气孔，让液压保持稳定，养护28天；围压一般也可在20-30mpa范围内选择；
s3、通过外部泵站液压机控制液压杆给上压头逐步施加轴向压力直至试件破坏，并记录试件破坏过程中的压缩变化和变形情况，由外部液压泵站给出试件破坏荷载及压缩位移，并由公式：抗压强度(mpa)＝试件破坏荷载(n)/试件承压面积(mm2)计算出试样的抗压强度。
其中，s1中放置试件时，在试件放置台上放置垫片，在试件的密封套外侧中间部位安装用于测量试件的环向变形的环向应变计。环向应变计可以采用型号为bx120-3aa，通过使用无线传输模块连接外部控制器，控制器通过无线传输模块连接有数据处理模块和显示模块，记录压缩过程中，试件环向膨胀程度，参照对比不同试件的破碎程度，为后续试验提供参照。
压缩变化和变形情况指岩石破碎程度和膨胀程度，以及纵向施加的压力大小。
其中，如混凝土立方体试件规格为150*150*150mm和100*100*100mm；混凝土试件抗压强度mpa＝试件破坏荷载(n)/试件承压面积(mm*mm)：其值为：对200mm×200mm×200mm试件为1.05；对100mm×100mm×100mm试件为0.95。当混凝土强度等级≥c60时，宜采用标准试件150mm×150mm×150mm试件。150mm×150mm×150mm试件换算系数为1.0。
试验完毕后，通过吸液的方式，先控制外部液压泵站液压机卸压，使上压头作用力逐渐减小，再控制进油管停止供油，卸载围压，围压缸内的压力卸载完成后，打开排气孔，同时打开出油管，通过出油管油泵抽取压缩空间内的液压油；然后打开密封门，取出试件，卸下法兰清洗滤网。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
1.一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，包括：
压缩养护箱(100)，所述压缩养护箱(100)内部可充满液压油形成有压空间，其顶部上开设有排气孔(101)，底部上具有进油管(102)和出油管(103)，其内部具有用于放置试件(400)的试件放置台(104)；
密封门(200)，所述压缩养护箱(100)侧面连接有密封门(200)；
上压头(300)，所述压缩养护箱(100)顶部中间位置开设有加压孔，所述加压孔处安装有密封圈组(301)，所述上压头(300)通过液压杆(500)经所述加压孔可轴向移动于所述压缩空间内，且与所述试件(400)、所述试件放置台(104)中心重合；所述液压杆(500)通过外部液压泵站液压机控制施加压力。
2.根据权利要求1所述的一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，所述压缩养护箱(100)包括：底座(105)、侧壁(106)及顶盖(107)；所述底座(105)上设置有凹槽，所述试件放置台(104)与所述底座(105)一体连接、且其凸出于所述凹槽槽底；所述侧壁(106)底部插入所述凹槽内固定；所述进油管(102)经所述底座(105)侧面、所述侧壁(106)进入所述压缩空间内；所述出油管(103)经所述凹槽槽底连接出所述底座(105)；所述密封门(200)连接在所述侧壁(106)上；所述顶盖(107)通过螺钉固定于所述侧壁(106)顶部，所述加压孔开设于所述顶盖(107)中部，所述排气孔(101)靠近所述加压孔处布置；所述顶盖(107)和所述侧壁(106)顶部之间安装有密封条。
3.根据权利要求1所述的一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，所述密封圈组(301)包括一体连接的支撑环(3011)，y型密封圈(3012)及防尘圈(3013)，所述加压孔上对应开设有安装槽，所述支撑环(3011)安装位于靠近所述压缩空间侧。
4.根据权利要求1所述的一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，所述出油管(103)出口侧通过法兰在油管中安装有滤网(600)。
5.根据权利要求1所述的一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，所述排气孔(101)上具有可开合的堵盖。
6.根据权利要求1所述的一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，所述试件放置台(104)上和所述上压头(300)底平面上均具有垫片。
7.根据权利要求1所述的一种类岩石压缩有压养护装置，其特征在于，所述进油管(102)和所述出油管(103)上均安装有阀门。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的类岩石压缩有压养护装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、打开密封门，将脱模完成的试件用软质试样密封套包裹好，放入压缩空间内的试件放置台上，利用外部液压泵站液压机驱动液压杆推动上压头，使上压头接触试件顶部，保证上压头，试件和试件放置台中心线重合，然后关闭密封门拧紧螺栓；
s2、根据孔隙压力公式计算需要的围压大小，然后打开排气孔，通过进油管向压缩空间充油，当排气孔有液压油溢出时，继续向压缩空间内排液，施加围压至所需大小，关闭排气孔，让液压保持稳定，养护28天；
s3、通过外部泵站液压机控制液压杆给上压头逐步施加轴向压力直至试件破坏，并记录试件破坏过程中的压缩变化和变形情况，由外部液压泵站给出试件破坏荷载及压缩位移，并由公式：抗压强度＝试件破坏荷载/试件承压面积，计算出试样的抗压强度。
9.根据权利要求8所述的一种基于类岩石压缩有压养护装置的试验方法，其特征在于，s1中放置试件时，在试件放置台上放置垫片，在试件的密封套外侧中间部位安装用于测量试件的环向变形的环向应变计。
10.根据权利要求8所述的一种基于类岩石压缩有压养护装置的试验方法，其特征在于，试验完毕后，通过吸液的方式，先控制外部液压泵站液压机卸压，使上压头作用力逐渐减小，再控制进油管停止供油，卸载围压，围压缸内的压力卸载完成后，打开排气孔，同时打开出油管，通过出油管油泵抽取压缩空间内的液压油；然后打开密封门，取出试件，卸下法兰清洗滤网。
技术总结