[发明专利]一种控温控压的岩石干湿循环实验装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种控温控压的岩石干湿循环实验装置。

背景技术

由于降雨、河流水位升降等原因引起地下水位的升降，使地壳中岩体常处于干湿交替状态，会对工程岩体产生不利的影响。这种水-岩相互作用的周期性循环会对岩石物理力学性质产生一定的影响，加剧岩石风化。如何准确的模拟岩石在干湿循环作用下的劣化过程，成为学者们研究的热点。在中国发明专利说明书CN104297453A中公开了一种自动化干湿循环试验仪器，这种装置通过干湿循环机构、试样调整机构、加热风干机构和检测与控制模块之间的配合实现岩样干湿循环的目的。在中国发明专利说明书CN105588801A中公开了一种混凝土海水环境干湿循环试验装置，这种装置通过干湿循环试验箱系统、储液系统、空气压缩系统和溶液循环系统的相互配合，解决了设备中溶质沉淀问题，并且能用于模拟海水环境下混凝土的干湿循环过程。

随着人类经济社会的快速发展和科技水平的不断提高，浅部资源日益枯竭，国内外相继进入深部资源开采状态。随着开采深部的不断增加，深部岩体将承受更高的渗透压力，同时，深部原岩温度不断升高，开采与掘进工作面的高温热害问题日益严重，矿井工作面温度高达50℃，部分高达60℃。在实际工程中，地下水温的变化对岩石变形破坏特性和水岩作用均有一定的影响。

在上述两种干湿循环装置中，由于其模拟的仅仅是普通或海水侵蚀条件下岩石或混凝土的干湿循环过程，而并未考虑深部岩体处于高地温和高渗透压的特殊复杂多场耦合地质力学环境，因此，需要针对深部岩体处于高地温和高渗透压的特殊地质条件，设计更加合理的干湿循环试验装置。

发明内容

本发明专利提供了一种控温控压的岩石干湿循环实验装置。这种装置能够控制岩石试样在饱水时的水温和水压，并能够控制岩石试样饱水时间。

实现上述目的技术解决方案如下：

一种控温控压的岩石干湿循环实验装置，包括一号阀门、二号阀门、三号阀门、四号阀门、五号阀门、一号水泵、二号水泵、压力表、饱水容器、加热器、温度传感器、岩石试件架、压力控制系统、温度控制系统、时间控制系统、引流管、水溶液容器、导线、密封容器盖、引流管孔、导线孔、岩石试样和水溶液组成，其中，一号阀门和二号阀门分别位于一号水泵左右两侧；三号阀门和四号阀门分别位于二号水泵左右两侧；一号阀门、二号阀门、三号阀门、四号阀门、一号水泵、二号水泵和压力表安装在饱水容器与水溶液容器之间的引流管上；五号阀门安装在饱水容器上方的引流管上；加热器位于饱水容器内部；密封容器盖安装在饱水容器上方；密封容器盖上设置有引流管孔用于穿过引流管；饱水容器上设置有导线孔用于穿过导线；温度传感器安置在饱水容器内部；岩石试件架放置在饱水容器内部；压力表通过导线与压力控制系统相连；加热器和温度传感器通过导线与温度控制系统相连；一号水泵和二号水泵通过导线与时间控制系统相连；岩石试样放置在岩石试件架上；水溶液放在水溶液容器内部。饱水容器由耐腐蚀钢制保温材料组成；岩石试件架由钢制材料组成。

作为本发明专利的一种优选，所述控温控压的岩石干湿循环实验装置，还包括盛水容器，由于干湿循环作用会造成的岩样内部矿物颗粒损失，通过设置两个水溶液容器，分别为饱水过程中使用的水溶液容器和在抽水过程中使用的盛水容器，从而能够收集到含有岩样内部矿物颗粒成分的水溶液，再通过后续的实验能够定量分析出由于干湿循环作用造成岩样内部矿物颗粒损失。

与现有技术相比，上述技术方案可通过一号阀门、二号阀门、三号阀门、四号阀门、五号阀门、一号水泵、二号水泵、压力表和压力控制系统的配合能够实现控制饱水水压的目的；通过加热器、温度传感器和温度控制系统的配合能够实现控制饱水温度的目的；通过一号水泵、二号水泵和时间控制系统的配合能够实现控制饱水时间的目的。

附图说明

图1是本发明的控温控压的岩石干湿循环实验装置结构示意图。

图2是本发明的密封容器盖结构示意图。

图3是本发明的饱水容器结构示意图。

图4是本发明专利的具体实施例2的实验装置结构示意图

图中标号说明：1-一号阀门，2-二号阀门，3-三号阀门，4-四号阀门，5-五号阀门，6-一号水泵，7-二号水泵，8-压力表，9-饱水容器，10-加热器，11-温度传感器，12-岩石试件架，13-压力控制系统，14-温度控制系统，15-时间控制系统，16-引流管，17-水溶液容器，18-导线，19-密封容器盖，20-引流管孔，21-导线孔，22-岩石试样，23-水溶液，24-盛水容器。