[发明专利]智控温压差异性水岩作用对比监测实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了智控温压差异性水岩作用对比监测实验装置及其实验方法，本发明的实验装置包括温压反应釜、负压组件和监测组件，温压反应釜包括大反应釜、小反应釜、釜盖、进气管、加热单元、温控转速仪、磁动力装置、搅拌磁子等，负压组件包括负压提供装置、集液装置、多通接头、负压开关等，监测组件包括两根导管、第一液压泵、第一pH计、第一EC计、第二液压泵、第二pH计和第二EC计等；实验方法为：通过温压反应釜提供温度和压力环境，通过负压组件抽负压，通过监测组件进行监测；该装置能够为反应物料提供温度和压力环境，对多种环境和条件下的水岩作用进行研究，实时监测变温变压复杂化学风化过程中溶液的变化特征。

技术领域

本发明涉及水岩作用技术领域，特别涉及智控温压差异性水岩作用对比监测实验装置及其实验方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速发展，深部地下空间工程活动逐渐增多，不同于简单的地表地质环境，岩体处于应力场—温度场—化学场等复杂的地质环境，受到地下深部高地应力、强孔隙水压力以及化学活动性流体的共同影响，不同于地表常见水溶液与岩体的离子交换、氧化还原反应，深部地下水径流过程中的地下水溶液水质变化更为复杂，水岩反应更为剧烈。当进行深部地区的钻探工程时，孔底岩石所受垂向高地应力将被钻孔内液柱静压力替代，从而有助于岩石最大限度地释放残余应力，使孔底岩石处于一种负压效应状态，该水—岩化学作用过程与高温高压、常温常压下的水岩作用过程大不相同。

不同温压地质环境条件下的水—岩作用会引起一系列的工程地质灾害问题，随着时间的推移，不同地质赋存环境下，水—岩作用后水溶液地球化学特征将呈现出较大差异。因此，对于地下深部复杂环境，在温度、压力及化学活动性流体成分不断变化的水—岩作用过程中，开展多场耦合作用下水岩相互作用机制及水化学变化规律和特征的研究显得尤为迫切。

现有技术的实验装置，只能在高温高压环境下，进行不同水溶液状态下简单的水岩化学实验，并不能模拟变温变压环境和条件下的水岩作用情况，不能调节压力，负压环境更是不能模拟，同时，现有实现装置也不能实时监测对比釜内各水—岩化学反应过程中化学活动性流体的水质变化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不能模拟变温变压环境的不足，提供智控温压差异性水岩作用对比监测实验装置及其实验方法，能够模拟变温变压环境，调节正负压，对岩石进行复杂耦合条件下水岩作用的研究。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

智控温压差异性水岩作用对比监测实验装置，包括提供变温变压环境的温压反应釜和用于抽负压的负压组件，温压反应釜包括大反应釜和嵌套在大反应釜内的小反应釜，负压组件包括负压提供装置、集液装置、多通接头、负压开关、第一放液阀、第二放液阀和排液阀，大反应釜连接有第一管道，小反应釜连接有第二管道，第一管道和第二管道分别与多通接头连接，第一放液阀设置于第一管道，第二放液阀设置于第二管道，负压提供装置与多通接头之间连接有负压管道，负压开关设置于负压管道并用于控制负压管道的启闭，集液装置与多通接头之间通过排液管道相连接，负压开关设置于负压管道并用于控制负压管道的启闭，排液阀连接在集液装置。

通过温压反应釜提供嵌套的大反应釜、小反应釜，可进行不同溶液和不同反应物的实验，同时，也可研究不同压力环境下的水岩作用，而通过负压组件可提供大反应釜和小反应釜内的负压环境，研究负压环境下的水岩作用，通过负压提供装置和负压开关，提供负压，通过第一放液阀和第二放液阀开启管道，而为大反应釜和小反应釜提供负压环境，这样，该装置能够模拟出变温和变压环境，方便调节正负压，从而研究多种环境和条件下的水岩作用机制，能够更好地掌握复杂环境下水岩作用规律。