[发明专利]一种可控水头的软岩吸湿试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种可控水头的软岩吸湿试验装置及试验方法，包括：常水头控制系统，用于保持常水头所设置的试验条件同时不断向吸湿试验系统中提供水源；吸湿试验系统，通过管道与所述常水头控制系统连通，用于进行不同环境条件下的吸湿试验；数据采集处理系统，与所述吸湿试验系统连接，用于收集试验过程中的压强、温度、湿度，记录软岩吸湿过程中的吸湿量。本发明可以进行不同环境条件下的水吸附试验，实现了可控外界环境条件(温度、湿度、水压)下，软岩对水的外界影响因素、吸附过程与规律的研究，具有一定的学术意义。

技术领域

本发明属于软岩吸湿试验技术领域，具体涉及一种可控水头的软岩吸湿试验装置，还涉及一种可控水头的软岩吸湿试验装置的试验方法。

背景技术

软岩在水环境条件下会发生的一系列的物理、化学以及力学变化称为水岩相互作用，这种作用对于软岩的岩体特性具有很大的影响。通常情况下，软岩的胶结性弱，一般都含有一定量的蒙脱石、伊利石、高岭石等亲水性粘土矿物，与水接触后，亲水性粘土矿物吸湿发生软化以及膨胀变形等，造成软岩的胶结性降低，结构性遭到破坏，产生崩解裂隙等等，严重弱化软岩的强度参数，在工程实践中往往造成工程病害，如边坡坍塌、隧道底板隆起、路基上拱等等。软岩吸水特性以及水分在岩体内的吸水运移过程是当前岩土工程中水岩相互作用研究的热点之一，分析其吸水特性以及运移规律可以从水岩相互作用机理上研究软岩的水理性质，因此软岩的吸水特性与其运移规律是值得深入研究和探索的科学问题，具有重要的科学价值以及工程意义。

当前，有关的岩石吸湿试验装置众多，但这些试验装置未能对吸湿环境进行控制，鲜有稳定的可控常水头下的吸湿试验装置。专利文献201110156438.5公开深部软岩水理作用智能测试系统，利用试验箱体内多套吸附水试验装置对试验岩样进行有压和无压状态下的吸附水试验，模拟吸附过程，同时，采集模拟环境下的温湿度信息，汇总后得出岩样的吸附水变化规律图表，实现了实验数据存取智能化以及吸水曲线实时显示，再现研究了地层深部软岩在不同压力水头条件下对水吸附的过程和规律。专利文献201720583225.3介绍一种结构简单、可操作性强的软岩常水头吸附水测试的装置，通过向供水瓶注水，同时由供水瓶溢出多余的水实现其水头保持为稳定的压力水头，模拟再现地研究了地层深部软岩在某一稳定压力水头条件下对水吸附的过程和规律。然而，前者深部软岩水理作用智能测试系统不能控制有压吸水下的水头为稳定水头，只能用于无压或可变水头的吸湿试验；而后者结构简单，没有实时监测试验外界环境，比如温度、湿度等，同时其试验装置也只能在某一稳定压力水头条件下对水进行吸附的试验过程。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可控水头的软岩吸湿试验装置，通过常水头控制系统，保持试验过程处于所设置的稳定的常水头条件，同时增设加热器与调湿器，可以进行不同环境条件下的水吸附试验，实现了可控外界环境条件(温度、湿度、水压)下，软岩对水的外界影响因素、吸附过程与规律的研究，具有一定的学术意义。

本发明的另一个目的在于提供了一种可控水头的软岩吸湿试验装置的试验方法，在试验过程中可控制常水头供水条件，将试验过程中记录的压强、温湿度、试样的质量变化录入到电脑中，对数据进行实时处理，并且绘制出试样的吸湿时程曲线，及时掌握试样的吸湿特性。操作简单安全，试验条件控制稳定，实现了软岩吸湿试验中的水头、温度、湿度的控制，能够更好的反映外界环境因素对软岩吸湿的影响，试验结果更加精准。

为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可控水头的软岩吸湿试验装置，包括：

常水头控制系统，用于保持常水头所设置的试验条件同时不断向吸湿试验系统中提供水源；

吸湿试验系统，通过管道与所述常水头控制系统连通，用于进行不同环境条件下的吸湿试验；

数据采集处理系统，与所述吸湿试验系统连接，用于收集试验过程中的压强、温度、湿度，记录软岩吸湿过程中的吸湿量。