一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置及其使用方法

摘要

本发明提供一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置及其使用方法，包括底板、第一夹持装置和第二夹持装置，底板两侧各设有一立板，第一夹持装置包括两矩形夹持器和两丝杠，每一丝杠的一端连接一矩形夹持器；第二夹持装置包括两立柱、承压顶板、精密电动升降平台和两夹具，两立柱均固定在底板上，承压顶板可活动连接两立柱，精密电动升降平台安装在平台支座上，精密电动升降平台两侧设有龙门架，两夹具分别安装在两龙门架的下端。本发明的有益效果：本发明通过第一夹持装置和第二夹持装置分别夹持裂隙试样下盘和裂隙试样上盘，并通过精密电动升降平台进行高精度定量控制升降，以保证裂隙开度同步均匀增大，并快速调整得到任意想要的裂隙开度。

权利要求

1.一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：包括底板，以及位于所述底板上方的第一夹持装置和第二夹持装置，所述底板左右两侧各设有一立板，且所述底板上表面设有若干第一气泡水平仪，所述第一夹持装置包括左右对称的两矩形夹持器和两丝杠，每一所述丝杠的一端连接一所述矩形夹持器，其另一端可活动连接并贯穿对应侧的所述立板；所述第二夹持装置包括两立柱、承压顶板、精密电动升降平台和两夹具，两所述立柱均垂直固定在所述底板上方，所述承压顶板为矩形且其可活动连接在两所述立柱中部，所述承压顶板上表面设有若干第二气泡水平仪，所述承压顶板上方设有平台支座，所述精密电动升降平台安装在所述平台支座上，所述精密电动升降平台左右两侧对称设有龙门架，两所述夹具分别安装在两所述龙门架的下端，所述第一夹持装置用于夹持裂隙试样下盘，所述第二夹持装置用于夹持裂隙试样上盘，并通过所述精密电动升降平台升降所述裂隙试样上盘，以调整岩石裂隙试样的裂隙开度。

2.如权利要求1所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：所述底板开设有导轨，所述矩形夹持器通过限位卡件可活动嵌在所述导轨上方。

3.如权利要求2所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：两所述丝杠的另一端均连接有旋转手轮，所述旋转手轮用驱动所述丝杠带动所述矩形夹持器在所述导轨内向左或向右移动。

4.如权利要求3所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：所述底板的四个角上分别设有一调节螺栓，四所述调节螺栓用于调平所述底板。

5.如权利要求4所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：两所述立柱的中部均设有外螺纹，所述承压顶板通过螺母可活动连接在两所述立柱的所述外螺纹处。

6.如权利要求5所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：所述承压顶板前后两端均开设有圆孔，且两所述圆孔与两所述立柱均间隙配合。

7.如权利要求5所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，其特征在于：每一所述夹具均包括内部设有燕尾槽滑轨的外包钢槽和可沿所述燕尾槽滑轨滑动的L形限位件，所述外包钢槽和所述L形限位件通过螺栓或螺钉可拆卸连接在所述龙门架下端。

8.如权利要求5-7中任一权利要求所述的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备包括所述裂隙试样下盘和所述裂隙试样上盘的所述岩石裂隙试样，并在所述裂隙试样上盘开设四条可供所述夹具夹持的凹槽；

S2、根据各所述第一气泡水平仪中气泡情况，调节相应位置的所述调节螺栓，调平所述底板；

S3、将所述裂隙试样放置在所述底板上，通过转动所述旋转手轮，调整两所述矩形夹持器在所述导轨内的位置，使得两所述夹持器与所述裂隙试样下盘左右两端紧密接触，以将所述裂隙试样下盘牢固地固定在所述底板的中心处；

S4、将所述承压顶板套至两所述立柱的所述外螺纹处，使用所述螺母进行预固定，然后将所述平台支座安装到所述承压顶板上，并在所述平台支座安装所述精密电动升降平台，同时在所述精密电动升降平台前后两端分别安装两所述龙门架；

S5、通过两所述夹具分别在所述凹槽处夹住所述裂隙试样上盘，并将两所述龙门架调整至两所述夹具处，将两所述夹具分别与两所述龙门架连接，然后根据各所述第二气泡水平仪调整两所述立柱上的所述螺母，将所述承压顶板调整水平；

S6、通过所述精密电动升降平台控制所述裂隙试样下盘与所述裂隙试样上盘之间的距离，以进行定量调整所述岩石裂隙试样的裂隙开度。

说明书

一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及地热开采技术领域，尤其涉及一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置及其使用方法。

背景技术

[0002] 在众多工业和科学研究领域中，流体在裂隙岩体中的流动特征一直都被重点关注，例如地下水资源的开发与管理、油气深部开采、核废料处理与封存及污染物运移等。单
裂隙渗流是研究离散裂隙网络渗流的基础，而裂隙平均开度这一参数对岩石裂隙中流体流
动特征具有重要影响，因此研究单裂隙变开度条件下流体的流动特征对提高油气开采效
率、核废料封存量、地下污染物处理以及研究复杂情况下岩石裂隙渗流具有重要意义。如何
方便准确的改变裂隙的平均开度，并随时根据自己想要的开度结果进行调整，目前未得到
深入的研究。

[0003] 在已经公开技术中，一种可改变裂隙开度的高温裂隙渗流模拟装置(申请号201711423221.X)，其改变裂隙开度的方法是在岩块、岩块之间的裂隙，裂隙之间边缘均匀
放置陶瓷支撑球；一种用于可视化实验的变开度粗糙裂隙及其制作方法(申请号
201910238486.5)，通过在裂隙上下盘两侧止水挡板间放置不同厚度的刚性垫片来改变裂
隙的平均开度。上述两种方法虽然能改变裂隙的开度，但存在着无法保证裂隙上下盘各处
都增大相同的距离、不能方便的调整得到任意想要的裂隙开度等不足，且在实验设计中应
用比较困难。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的实施例提供了一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置及其使用方法。

[0005] 本发明的实施例提供一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，包括底板，以及位于所述底板上方的第一夹持装置和第二夹持装置，所述底板左右两侧各设有一立板，且
所述底板上表面设有若干第一气泡水平仪，所述第一夹持装置包括左右对称的两矩形夹持
器和两丝杠，每一所述丝杠的一端连接一所述矩形夹持器，其另一端可活动连接并贯穿对
应侧的所述立板；所述第二夹持装置包括两立柱、承压顶板、精密电动升降平台和两夹具，
两所述立柱均垂直固定在所述底板上方，所述承压顶板为矩形且其可活动连接在两所述立
柱中部，所述承压顶板上表面设有若干第二气泡水平仪，所述承压顶板上方设有平台支座，
所述精密电动升降平台安装在所述平台支座上，所述精密电动升降平台左右两侧对称设有
龙门架，两所述夹具分别安装在两所述龙门架的下端，所述第一夹持装置用于夹持裂隙试
样下盘，所述第二夹持装置用于夹持裂隙试样上盘，并通过所述精密电动升降平台升降所
述裂隙试样上盘，以调整岩石裂隙试样的裂隙开度。

[0006] 进一步地，所述底板开设有导轨，所述矩形夹持器通过限位卡件可活动嵌在所述导轨上方。

[0007] 进一步地，两所述丝杠的另一端均连接有旋转手轮，所述旋转手轮用驱动所述丝杠带动所述矩形夹持器在所述导轨内向左或向右移动。

[0008] 进一步地，所述底板的四个角上分别设有一调节螺栓，四所述调节螺栓用于调平所述底板。

[0009] 进一步地，两所述立柱的中部均设有外螺纹，所述承压顶板通过螺母可活动连接在两所述立柱的所述外螺纹处。

[0010] 进一步地，所述承压顶板前后两端均开设有圆孔，且两所述圆孔与两所述立柱均间隙配合。

[0011] 进一步地，每一所述夹具均包括内部设有燕尾槽滑轨的外包钢槽和可沿所述燕尾槽滑轨滑动的L形限位件，所述外包钢槽和所述L形限位件通过螺栓或螺钉可拆卸连接在所
述龙门架下端。

[0012] 本发明还提供一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度装置的使用方法，包括以下步骤：

[0013] S1、制备包括所述裂隙试样下盘和所述裂隙试样上盘的所述岩石裂隙试样，并在所述裂隙试样上盘开设四条可供所述夹具夹持的凹槽；

[0014] S2、根据各所述第一气泡水平仪中气泡情况，调节相应位置的所述调节螺栓，调平所述底板；

[0015] S3、将所述裂隙试样放置在所述底板上，通过转动所述旋转手轮，调整两所述矩形夹持器在所述导轨内的位置，使得两所述夹持器与所述裂隙试样下盘左右两端紧密接触，
以将所述裂隙试样下盘牢固地固定在所述底板的中心处；

[0016] S4、将所述承压顶板套至两所述立柱的所述外螺纹处，使用所述螺母进行预固定，然后将所述平台支座安装到所述承压顶板上，并在所述平台支座安装所述精密电动升降平
台，同时在所述精密电动升降平台前后两端分别安装两所述龙门架；

[0017] S5、通过两所述夹具分别在所述凹槽处夹住所述裂隙试样上盘，并将两所述龙门架调整至两所述夹具处，将两所述夹具分别与两所述龙门架连接，然后根据各所述第二气
泡水平仪调整两所述立柱上的所述螺母，将所述承压顶板调整水平；

[0018] S6、通过所述精密电动升降平台控制所述裂隙试样下盘与所述裂隙试样上盘之间的距离，以进行定量调整所述岩石裂隙试样的裂隙开度。

[0019] 本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置通过所述第一夹持装置和所述第二夹持装置分别夹持所述裂隙试
样下盘和所述裂隙试样上盘，并通过所述精密电动升降平台高精度定量控制所述裂隙试样
上盘与所述裂隙试样下盘之间的距离，从而在保证所述岩石裂隙试样的裂隙开度同步均匀
增大的同时，还可快速调整得到任意想要的裂隙开度；本发明操作简单、适用范围广、精度
高，在调节裂隙平均开度时不仅结果准确可靠，还能很方便的定量化改变裂隙开度。

附图说明

[0020] 图1是本发明一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置的主视图。

[0021] 图2是本发明一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置的左视图。

[0022] 图3是本发明一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置的俯视图。

[0023] 图4是图1中夹具34的结构示意图。

[0024] 图中：1-底板，11-立板，12-第一气泡水平仪，13-限位卡件，14-调节螺栓，2-第一夹持装置，21-矩形夹持器，22-丝杠，23-旋转手轮，3-第二夹持装置，31-立柱，31a-外螺纹，
31b-螺母，32-承压顶板，33-精密电动升降平台，34-夹具，34a-外包钢槽，34b-L形限位件，
35-第二气泡水平仪，36-平台支座，37-龙门架，4-岩石裂隙试样，41-裂隙试样下盘，42-裂
隙试样上盘。

具体实施方式

[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

[0026] 请参考图1、图2和图3，本发明的实施例提供了一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置，包括底板1，以及位于所述底板1上方的第一夹持装置2和第二夹持装置3。

[0027] 所述底板1左右两侧各设有一立板11，且所述底板1上表面设有若干第一气泡水平仪12，同时所述底板1的四个角上分别设有一调节螺栓14，四所述调节螺栓14用于调平所述
底板1，本实施例中所述底板1开设有水平方向的导轨(附图中未画出)，且两所述导轨在同
一直线上。

[0028] 所述第一夹持装置2包括左右对称的两矩形夹持器21和两丝杠22，每一所述丝杠22的一端连接一所述矩形夹持器21，其另一端可活动连接并贯穿对应侧的所述立板11，且
两所述丝杠22的另一端均连接有旋转手轮23，两所述旋转手轮23分别位于两所述立板11的
外侧，本实施例中两所述立板11均开设有螺纹孔，两所述丝杠22均通过所述螺纹孔与两所
述立板11螺纹连接，所述矩形夹持器21通过限位卡件13可活动嵌在所述导轨上方，所述限
位卡件13用于将所述矩形夹持器21始终限定在所述导轨内，所述旋转手轮23用驱动所述丝
杠22带动所述矩形夹持器21在所述导轨内向左或向右移动，所述第一夹持装置2用于夹持
裂隙试样下盘41。

[0029] 所述第二夹持装置3包括两立柱31、承压顶板32、精密电动升降平台33和两夹具34，两所述立柱31均垂直固定在所述底板1上方，本实施例中两所述立柱31底部均固定于两
所述丝杠22的对称线上，所述承压顶板32为矩形且其可活动连接在两所述立柱31中部，具
体地，所述承压顶板32前后两端均开设有圆孔(附图中未画出)，且两所述圆孔与两所述立
柱31均间隙配合，两所述立柱31的中部均设有外螺纹31a，所述承压顶板32通过螺母31b可
活动连接在两所述立柱31的所述外螺纹31a处，所述承压顶板32上表面设有若干第二气泡
水平仪35，所述承压顶板32上方设有平台支座36，所述精密电动升降平台33安装在所述平
台支座36上，所述精密电动升降平台33左右两侧对称设有龙门架37，以确保所述裂隙试样
上盘42在升降过程中可整体均匀升降，本实施例中所述精密电动升降平台33的行程为6mm，
精度为0.5μm，通过所述精密电动升降平台33可以精确的调整所述裂隙试样下盘41与所述
裂隙试样上盘42之间的距离，从而根据实际试验需要调整所述裂隙的平均开度。

[0030] 请参考图2和图4，两所述夹具34分别安装在两所述龙门架37的下端，且每一所述夹具34均包括内部设有燕尾槽滑轨的外包钢槽34a和可沿所述燕尾槽滑轨滑动的L形限位
件34b，所述外包钢槽34a和所述L形限位件34b通过螺栓或螺钉可拆卸连接在所述龙门架37
下端，所述第二夹持装置3通过两所述夹具34配合夹持裂隙试样上盘42，并通过所述精密电
动升降平台33升降所述裂隙试样上盘42，以调整岩石裂隙试样4的裂隙开度。

[0031] 本发明还提供了一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度装置的使用方法，包括以下步骤：

[0032] S1、制备包括所述裂隙试样下盘41和所述裂隙试样上盘42的所述岩石裂隙试样4，且所述裂隙试样下盘41与所述裂隙试样上盘42之间有裂隙，并在所述裂隙试样上盘42开设
四条可供所述夹具34夹持的凹槽(附图中未画出)，所述岩石裂隙试样4可为圆柱体、长方体
或正方体等，本实施例中所述岩石裂隙试样4为长方体；

[0033] S2、根据各所述第一气泡水平仪12中气泡情况，调节相应位置的所述调节螺栓14，调平所述底板1；

[0034] S3、将所述裂隙试样4放置在所述底板1上，通过转动所述旋转手轮23调整两所述矩形夹持器21在所述导轨内的位置，使得两所述夹持器21与所述裂隙试样下盘41左右两端
紧密接触，以将所述裂隙试样下盘41牢固地固定在所述底板1的中心处；

[0035] S4、将所述承压顶板32套至两所述立柱31的所述外螺纹31a处，使用所述螺母31b进行预固定，然后将所述平台支座36安装到所述承压顶板32上，并在所述平台支座36安装
所述精密电动升降平33台，同时在所述精密电动升降平台33前后两端分别安装两所述龙门
架37；

[0036] S5、通过两所述夹具34分别在所述凹槽处夹住所述裂隙试样上盘42，并将两所述龙门架37调整至两所述夹具34处，将两所述夹具34分别与两所述龙门架37连接，然后根据
各所述第二气泡水平仪35调整两所述立柱31上的所述螺母31b，将所述承压顶板32调整水
平，所述承压顶板32调整水平后，分别拧紧各所述螺母31b，使所述承压顶板32牢固地固定
在两所述立柱31上，此外，此过程中需保证所述裂隙试样下盘41与所述裂隙试样上盘42之
间紧密贴合；

[0037] S6、通过所述精密电动升降平台33控制所述裂隙试样下盘41与所述裂隙试样上盘42之间的距离，以进行定量调整所述岩石裂隙试样4的裂隙开度。

[0038] 本发明的一种可定量调整岩石粗糙裂隙开度的装置通过所述第一夹持装置2和所述第二夹持装置3分别夹持所述裂隙试样下盘41和所述裂隙试样上盘42，并通过所述精密
电动升降平台33高精度定量控制所述裂隙试样上盘42与所述裂隙试样下盘41之间的距离，
从而在保证所述岩石裂隙试样4的裂隙开度同步均匀增大的同时，还可快速调整得到任意
想要的裂隙开度；另外本发明操作简单、适用范围广、精度高，在调节裂隙平均开度时不仅
结果准确可靠，还能很方便的定量化改变裂隙开度。

[0039] 在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词
的使用不应限制本申请请求保护的范围。

[0040] 在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。