[发明专利]岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置及模拟方法

说明书

本发明公开了一种岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置及模拟方法，装置包括箱体、岩石试样支撑底座、加湿加酸系统、实时环境监测控制器及电脑，所述的箱体两端开口，上端开口处设有顶盖，顶盖中心处设有通孔，通孔处设有盖板，下端开口处设有底座；箱体内设有与实时环境监测控制器连接的温湿度传感器、加热系统和Ph传感器；箱体通过酸湿性气体风道与加湿加酸系统连接，酸湿性气体风道上设有风扇；加湿加酸系统与实时环境监测控制器连接；实时环境监测控制器与电脑连接。本发明对岩石力学实验加载过程所涉及的酸度、温度和湿度参数进行准确控制，提高所测岩石力学性质的可靠性和真实性，使实验结果更加接近于现场实际。

技术领域

本发明涉及岩石力学实验领域，尤其涉及一种岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置及模拟方法。

背景技术

岩石力学实验是岩石力学特征研究的主要方法之一，是岩石应用于工程和岩石力学理论研究所必须开展的一项工作，通过一定的测试方法和手段测定岩石的基本力学性质，为岩石力学数值计算和岩石工程的设计施工提供力学参数。

目前岩石力学实验主要是在室内进行，通过岩石试验机对岩石试件进行加载，得到岩石的力学性质及其在不同压力下的力学特性。岩石的力学性质受多种参数影响，其中温度和湿度是重要的影响因素，特别是对于深部地质环境下岩石强度特征、变形破坏规律等影响严重。当前的岩石力学试验机仅对岩石试件的实验压力、时间、加载方式、加载速度等因素进行了控制，而对加载环境的Ph值、温湿度参数则没有较好的调节方法。当前的方法仅仅是在实验室内安装空调机和加湿器等对室内温湿度大环境进行一个大体的调控，由于实验室空间较大，这种方法不能精准的控制岩石试件自身的温湿度，进而无法保证试验结果的精确性及可靠性。

当前我国深部地下岩体工程，岩石所处的地质环境温度往往高达40-60摄氏度，相对湿度能够达到80％RH，而高温高湿以及强酸性的环境对岩石的抗压强度、弹性模量等参数具有非常大的影响。当前的岩石力学实验装置，无法有效拟合工程现场的酸、温湿度环境，使得测试得到的岩石力学参数无法精确指导工程现场应用。而仅靠在实验室大环境内的酸、温湿度调节无法完全满足实验要求，且实验成本较高，实验环境较差，会给实验人员的身体健康带来较大危害。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，能够研究不同温度和湿度状态下岩石的力学行为与特性，提高室内所测岩石力学性质的可靠性和真实性，使实验结果更加接近于现场实际的岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置及模拟方法。

本发明采用的技术方案是：

一种岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置，包括箱体、岩石试样支撑底座、加湿加酸系统、Ph传感器、温湿度传感器、风扇、酸性加热气体传输风道、实时环境监测控制器及电脑，所述的箱体两端开口，上端开口处设有顶盖，下端开口处设有底座；箱体内设有温湿度传感器、加热系统和Ph传感器，温湿度传感器、加热系统和Ph传感器与实时环境监测控制器连接；所述的箱体侧壁上设有湿气进入孔，湿气进入孔通过酸湿性气体风道与加湿加酸系统连接，酸湿性气体风道上设有风扇；加湿加酸系统能够产生含酸湿气，加湿加酸系统与实时环境监测控制器连接；实时环境监测控制器与电脑连接。

上述的岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置中，所述的箱体的侧壁上设有水平仪；箱体的内侧均匀敷设有一层隔热层；所述的顶盖包括多个套环及一个锥形堵塞，多个套环及一个锥形堵塞套接成一个圆形板状顶盖；所述的套环内孔和外侧面均为锥形，内孔和外侧面所呈锥形上大下小；相邻的两套环中内侧套环的外侧面与外侧套环的内孔配合；锥形堵塞上大下小，锥形堵塞与相邻的套环的内孔配合。

上述的岩石力学实验温湿度及酸性环境控制模拟装置中，所述的加热系统采用的是电加热丝，所述的电加热丝呈螺旋线形状设置在箱体的内侧壁上，电加热丝与实时环境监测控制器连接。