[发明专利]一种水位变动情况下水岩相互作用的水位波动模拟装置

说明书

一种水位变动情况下水岩相互作用的水位波动模拟装置。本发明提供一种为研究水位波动条件下水和岩石发生的物理、化学、结构、力学等性质变化的水岩相互作用实验装置。其特征是利用微电脑时控开关实现水溶液由水溶液储存箱泵入和泵出水岩相互作用箱的循环。旋转泵将配置好的水溶液精确泵入稳定固定岩样的水岩相互作用箱内，达到所需高水位(位于岩样上方一定距离)后，微电脑时控开关关闭，停止泵入，然后另一侧微电脑时控开关打开，将水溶液从水岩相互作用箱内泵出，达到低水位(位于岩样下方一定距离)后停止泵出，如此往复循环。可以真实再现水位波动条件下水岩的相互作用形式，从而对分析岩石在水位波动作用下的矿物与结构的演化特征和作用机制，并揭示水位波动条件下岩体变形破坏过程的结构和强度劣化效应提供实验支撑。

技术领域 岩石水岩相互作用实验技术领域

背景技术 水岩相互作用过程中岩体的矿物和结构会发生变化，水的作用对岩体的强度存在劣化效应。岩溶地区水位波动较大，经过不同次数的干燥-饱和作用后，岩体的物理、化学、力学性质必将发生变化，从而对岩质边坡稳定性造成破坏。而目前水岩相互作用的测试方法主要采用岩石完全浸泡在水溶液中(完全浸泡法)或者采用水流持续流过岩样的方法(持续水流法)来进行。完全浸泡法和持续水流法无法反应岩溶地区真实的水岩相互作用形式，不能显示水位反复升降对岩体产生的影响。

发明内容 本本发明提供一种能够克服岩溶地区水岩相互作用实验装置偏离实际的缺点和不足，真实反映岩溶区水和岩石的相互作用方式，有利于科学认识水位波动条件下水和岩石发生的物理、化学、结构、力学等性质变化。其特征是利用微电脑时控开关实现水溶液由水溶液储存箱泵入和泵出水岩相互作用箱的循环。旋转泵将配置好的水溶液精确泵入稳定固定岩样的水岩相互作用箱内，达到所需高水位(位于岩样上方一定距离)后，微电脑时控开关关闭，停止泵入，然后另一侧微电脑时控开关打开，将水溶液从水岩相互作用箱内泵出，达到低水位(位于岩样下方一定距离)后停止泵出，如此往复循环。可以真实再现水位波动条件下水岩的相互作用形式，从而对分析岩石在水位波动作用下的矿物与结构的演化特征和作用机制，并揭示水位波动条件下岩体变形破坏过程的结构和强度劣化效应提供实验支撑。

水位波动条件下水岩相互作用的水位波动方法的主要技术方案由三个部分构成：水溶液储存系统部分，水溶液循环控制系统部分，水岩相互作用系统部分。水溶液储存系统特征为：由密闭水溶液导入槽1，水溶液导入管2，导入阀门3，水溶液储存箱4，储存箱水溶液5，水溶液导出管6，导出阀门7，水溶液导出收集瓶8等构成。通过密闭水溶液导入槽1将配置好的水溶液通过水溶液导入管2，在导入阀门3打开的状态下导入水溶液储存箱4内，并将储存箱水溶液5保持在一定水位，随后关闭导入阀门3。通过一段时间的水岩相互作用后打开导出阀门7，水溶液通过水溶液导出管6流入到水溶液导出收集瓶中，以测试经过水岩相互作用后水溶液性质的变化，从而得出岩样性质的改变。水溶液循环控制系统特征为：由连接管9，旋转泵10，电路11，微电脑时控开关12，连接管13，连接管14，旋转泵15，电路16，微电脑时控开关17，连接管18等构成。按照水位波动的循环间隔设置好微电脑时控开关12和17的开闭间隔，微电脑时控开关12打开时，由旋转泵10将水溶液通过连接管9和连接管13泵入水岩相互作用箱中达到高水位；完成一次水位上升后，微电脑时控开关12自动关闭，同时微电脑时控开关17自动打开，由旋转泵15将水溶液通过连接管14和连接管18导出到水溶液储存箱中，使水岩相互作用箱19中的水溶液达到低水位，由此完成一次水位下降，以此往复，从而实现水岩相互作用箱中水位的波动。水岩相互作用系统特征为：由水岩相互作用箱19，高水位20，低水位21，岩样上夹持条22，岩样下夹持条23，夹持弹簧24、25，岩样26等构成。下加持条23位置固定，上夹持条22通过两端的夹持弹簧24、25实现不同高度的上升，从而将岩样26固定在岩样上夹持条22和岩样下夹持条23之间，使岩样在水位波动情况下保持位置不变。