[发明专利]一种吸力控制下岩石内部毛细作用波动试验装置及方法

说明书

本发明涉及岩石毛细作用强度试验装置领域，提供了一种吸力控制下岩石内部毛细作用波动试验装置及方法，其包括试验容器以及反应溶液装置，试验容器内设有透水装置、温度调节装置以及环境参数监测装置，环境参数装置用于实时监测试验容器内的温度、湿度以及压力，试验容器分别与压力调节装置和湿度调节装置连接；透水装置包括两端贯通的透水基座，且透水基座的材质为不透水材料，透水基座内设有透水石；解决了现有技术中的岩石含水率测定装置不能用于研究毛细作用对岩石劣化作用的问题，通过压力调节使得岩石通过毛细作用进行吸水和释水，模拟自然环境中岩石试样在毛细水作用下裂隙结构扩张与强度劣化的过程。

技术领域

本发明涉及岩石毛细作用强度试验装置领域，特别是涉及一种吸力控制下岩石内部毛细作用波动试验装置及方法。

背景技术

非饱和岩土体中的水分变化及迁移是影响非饱和土体工程结构性能的重要因素，降水和地表水产生的滲流，毛细作用下地下水在土体中的扩散，都会导致土体含水率的增大，从而加速工程结构的损坏，产生冻害、翻浆等病害。

在实际工程中，非饱和岩土体会产生初始基质吸力，尽管基质吸力不是很明显，作用也不剧烈，但是会将少量的地下水通过毛细作用渐渐吸入非饱和岩土体中，这个过程耗时较长。但是随着时间的推移，非饱和土体的含水率缓慢增大，特别是由于某些原因导致地下水位出现上升时，毛细作用的路径被大大缩短，加快了毛细作用的速度和强度，从而影响土体稳定，极端情况下甚至会带来危害。

现有技术中的含水率测定装置可通过等间距分布在第一挤压盘上的电极实时反馈土体挤压过程中电阻变化，据此得到挤压面上不同位置处的含水率，实现土体挤压过程中含水率的实时、连续反馈，但该装置只能作为近地表常温状态下简单的水-岩反应装置，无法展开毛细作用对岩石劣化作用的研究。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种吸力控制下岩石内部毛细作用波动试验装置及方法，解决了现有技术中的岩石含水率测定装置不能用于研究毛细作用对岩石劣化作用的问题，通过压力调节使得岩体由于毛细作用进行吸水和释水，模拟自然环境下岩石试样由于毛细作用的影响被动吸水或失水的状态。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种吸力控制下岩石内部毛细作用波动试验装置，其包括试验容器以及反应溶液装置，试验容器内设有透水装置、温度调节装置以及环境参数监测装置，环境参数装置用于实时监测试验容器内的温度、湿度以及压力，试验容器分别与压力调节装置和湿度调节装置连接，湿度调节装置用于调节试验容器内的湿度；

透水装置包括两端贯通的透水基座，且透水基座的材质为不透水材料，透水基座内设有透水石；

反应溶液装置包括供液管，供液管的一端位于试验容器内，且供液管位于试验容器的一端与透水石的底端贴合，供液管的另一端通过三通阀分别与供液系统以及收液系统连接；

压力调节装置包括气体调节系统，气体调节系统通过管道与试验容器的内部连通。

进一步地，温度调节装置包括电热网。

进一步地，湿度调节装置包括湿度调节泵，湿度调节泵的输入端与水蒸气供应系统连接，湿度调节泵的输出端通过管道与试验容器的内部连通。

进一步地，压力调节系统包括气源，气源的输出端与监测管的进气端连接，监测管的出气端通过管道与试验容器的内部连通；监测管上设有高压表、低压表、减压阀以及防爆阀。

进一步地，透水基座的材质为不透水的塑料。

进一步地，供液系统以及收液系统均包括电子天平，电子天平上设有反应溶液杯，且反应溶液杯通过输液管与三通阀连通，输液管上设有速度传感器，且速度传感器与数据采集器连接。

进一步地，试验容器为透明材质，且试验容器上刻有指示刻度