[发明专利]模拟腐蚀性压力水环境的浸泡试验装置及方法

说明书

模拟腐蚀性压力水环境的浸泡试验装置及试验方法，包括支架、承压桶和加压装置，承压桶顶部通过可拆卸的螺栓设置有密封盖，承压桶底部设置在支架上，承压桶侧部连接有压力表，承压桶底部中心处开设有上下通透的放液孔，放液孔下端口连接有放液管，放液管上设置有放液阀，加压装置与承压桶的侧部连接。本发明对酸碱腐蚀性水施加不同的静水压力，进行岩石试样的浸泡处理，真实有效模拟腐蚀性压力水环境，根据不同浸泡工况试样及溶液的测试结果对比分析，定量或定性研究水压、溶液离子组份、离子浓度和浸泡时间等对水岩作用的影响程度及作用机理，研究腐蚀性压力水环境下岩石的微观孔隙及力学特性等基础问题，弥补水岩作用研究的空白和不足。

技术领域

本发明属于工程地质和岩土工程技术领域，具体涉及一种模拟腐蚀性压力水环境的浸泡试验装置及方法。

背景技术

地下水是地质环境中最活跃的因素。岩体遇水后，地下水对岩体不断产生的物理作用，化学作用和力学作用，以及水对介质状态产生的影响，称为水岩作用。水岩作用广泛存在于地表岩土及地壳深处，受水岩作用的影响，岩体强度及力学行为会发生改变，进而导致各种工程灾害的发生。

水岩作用包括物理作用，化学作用和力学作用。物理作用主要包括润滑、软化、干湿和冻融等过程；化学作用是通过地下水与岩体间的离子交换、溶解作用、水化作用、水解作用和溶蚀作用等改变岩体的矿物组成和物质结构，从而影响岩体的力学性质；水岩力学作用主要包括地下水产生静水及超静水压力，渗透力等。水的物理、化学和力学作用通常并非单一出现，而是相互促进、相互影响的过程，水对岩石物理力学性质的影响对是多种作用的综合结果。

特殊环境中的水体一般具体酸碱腐蚀性，如海水中含有丰富的盐类离子，呈弱碱性。矿井地下水一般含有大量的硫酸根离子，呈酸性。为深入研究水岩作用，需要充分考虑水的压力和腐蚀性等因素，设计出能人工模拟腐蚀性压力水环境的试样浸泡装置，目前还没有出现能够综合考虑水压和腐蚀性因素的影响，真实模拟腐蚀性压力水环境的试样浸泡装置。该试验装置能够为水岩作用下岩体的强度及稳定性分析提供基础试验支持，在海洋工程，水库库岸滑坡治理，防水煤（岩）柱留设和隧道涌水治理等工程中有重要的应用。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、便于操作、模拟试验真实有效的模拟腐蚀性压力水环境的浸泡试验装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：模拟腐蚀性压力水环境的浸泡试验装置，包括支架、承压桶和加压装置，承压桶顶部通过可拆卸的螺栓设置有密封盖，承压桶底部设置在支架上，承压桶侧部连接有压力表，承压桶底部中心处开设有上下通透的放液孔，放液孔下端口连接有放液管，放液管上设置有放液阀，加压装置与承压桶的侧部连接。

加压装置包括缸体、储液容器和加压泵，缸体上端螺纹连接有堵盖，缸体内滑动设有将缸体内部分隔为上腔和下腔的活塞，储液容器内盛装有煤油，加压泵的进液口通过进液管与储液容器连接，进液管上设有第一隔离阀，加压泵的出液口通过出液管与缸体内的下腔连接，出液管上设有第二隔离阀，堵盖与承压桶之间通过加压管连接，加压管上设置有进液阀。

加压管上在进液阀和堵盖之间的位置连接有第一释放管，第一释放管上设有第一释放阀，进液管上在隔离阀和缸体底部之间的位置连接有第二释放管，第二释放管上设有第二释放阀。

承压桶内底部沿径向方向呈圆周高、中心低的坡度结构。

模拟腐蚀性压力水环境的浸泡试验装置的试验方法，包括以下步骤，

（1）关闭放液阀，拧下螺栓，打开承压桶的密封盖，将岩石试样放入到承压桶内，再将配制好的腐蚀性溶液注满承压桶，盖上密封盖，拧紧紧固螺栓，保证承压桶密封；

（2）打开缸体顶部的堵盖，使活塞处于下止点，向活塞上侧的缸体内注满与承压桶内相同的腐蚀性溶液，然后将堵盖拧到缸体上端，保证缸体的密封性；