专利名称：高压低温三轴溶蚀实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压低温三轴溶蚀实验装置。适用于水利水电工程、交通、矿山等地下工程。
背景技术：
根据工程区内的岩溶发育特点和项目建设的需要，特别如地下建筑、大坝基础、交通隧洞或者其它岩土体(包括人工材料，如混凝土)，由于长期遭受高压渗流、溶蚀、冲刷等恶劣的自然和运行环境的影响，造成岩土体综合特性随着时间的推移向其功能和安全性弱化的方向变化。水与承受高压的岩土体相互作用长期存在，引起边界围岩产生微裂隙及多 场耦合效应造成破坏，尤其加之低温的冷冻效应，无疑加速了其弱化的速度。以上方面均容易造成围岩物理力学性质的减小等问题，即随着运行年龄的增加，围岩逐渐会发生老化。工程高压区岩土体耐久性问题一直以来是世界各国工程界普遍关注的焦点问题之一。目前为止，对岩溶区在高压低温的渗流条件下，对岩体的溶蚀特性及溶蚀深度研究相对较缺乏。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是针对上述存在的问题，提供一种结构简单、操作方便的高压低温三轴溶蚀实验装置，为准确地认识深部岩溶发育特征提供实验依据和基础数据，并为后期必须的工程支护措施提供科学依据。本实用新型所采用的技术方案是高压低温三轴溶蚀实验装置，该装置固定于实验台上，其特征在于所述实验装置包括与实验台铆接的围压仓座、铆固在座顶部的围压仓盖及设于仓盖上方的轴压伺服器，该围压仓座外部呈圆台形，内部为中空圆柱形的围压仓，围压仓盖为一平板且开有直径与试样直径相匹配的通孔，轴压伺服器由直径不同的两个圆柱体构成，上部直径较的大圆柱体内装有压力表并通过管路与下方的围压仓连通，所述轴压伺服器内还穿过一条导水管，导水管一端与围压仓相通，另一端依次通过温控仪、流量仪I、高压泵与外部的岩溶水连通，所述实验台的中心部位安装有流量仪II。本实用新型的有益效果是本实验装置结构简单、操作方便，通过该装置的实验，可掌握地下深部建筑及其它承受高压低温地下洞室群围岩在受力溶蚀状态下，随着外部条件的变化，其溶蚀规律及对岩体试样的溶蚀影响；同时掌握地下深部的高压水渗透条件和低温高压状态下碳酸盐岩内部的溶液溶蚀过程，以清除工程潜在的危险，及为后续的力学试验提供科学依据。
图I为本实用新型实验装置的剖视图。图2为本实用新型实验装置的俯视图。
具体实施方式
[0008]如图I、图2所示，本实施例为一种高压低温三轴溶蚀实验装置，包括实验台I、围压仓座13、围压仓盖14和轴压伺服器8等，其中实验台I中心部位设有导流孔并安装流量仪1111。围压仓座13经铆钉9铆接于实验台I上，顶部与围压仓盖14固定。所述围压仓座13外部呈圆台形，内部为中空圆柱形的围压仓10，围压仓10内用于放置所测试样，并且可给试样施加水平向围压σ 2、ο 3。所述围压仓盖14为一平板，且在其中心位置开有直径与试样直径相匹配的通孔。对应于围压仓盖14上的通孔、在仓盖上方安装轴压伺服器8(给下方的围压仓10内试样施加垂向压力O1),两者经铆钉9铆固。轴压伺服器8上装有压力表6并通过管路与下方的围压仓10连通，该轴压伺服器内还设有一条导水管12，导水管一端(出水口)与围压仓10相通，另一端依次通过温控仪5、流量仪I 4、高压泵3与外部的岩溶水2连通，将岩溶水经加压降温处理后导入该实验装置中。本实施例中采用高压低温三轴溶蚀实验装置进行实验的方法如下I)取原样水或者按照工程区岩溶水的化学特征进行配制，考虑到实际情况，依次流经高压泵3、流量仪14及温控仪5进行加压降温处理； 2)选取3个圆柱型岩芯为试样7，用蒸馏水清洗试样表面的尘土等杂质，3个试样的直径均为20mm,高度30mm ；3)将试样放在烘干箱里进行烘干24小时，称其重量，记作W1，单位mg ；4) 3个试样所施加的垂向压力σ i，分别为40Mpa、50Mpa和60Mpa ；5) 3个试样所施加的水平向围压O2= σ 3,分别为20Mpa、30Mpa和40Mpa ；6)岩溶水水压分别为15Mpa、25Mpa和35Mpa ；7)岩溶水的温度控制在10°C ；8)实时监控流量仪4数据，当流量仪数据突然变大时，应停止试验，以防水压力过大，引起试样水力劈裂，造成试验失败；9)每一试样在围压仓10试验时间24小时，第一个试样进行试验σ ι为40Mpa,σ 2 = σ 3为20Mpa,岩溶水水压为15Mpa ;第二个试样进行试验σ ι为50Mpa, σ 2 = σ 3为30Mpa,岩溶水水压为25Mpa ;第三个试样进行试验σ j为60Mpa, σ 2 = σ 3为40Mpa,岩溶水水压为35Mpa ；10)每次试验完毕后，将该试样放入烘干箱内进行烘干24小时，扫去浮尘，采用千分之一电子天平称重，得出三组溶蚀实验后试样的重量分别记作W2、W3、W4，单位mg ；11)取尾水渗透水(经由实验台的中心部位安装有流量仪II流出的水，是试验过后的岩溶水)，经过室内化验，得出钙离子浓度，通过化学方程式计算出碳酸钙含量Ti α =2,3,4),单位mg/L ；12)求取溶蚀量及溶蚀速率质量溶蚀量ai = W1-Wi (i = 2,3,4)质量溶蚀速率Ci = (W1-Wi) /24(i = 2,3,4)溶蚀速率Xi = 4EiTi/100(i = 2,3,4)单位mm/千年；其中，E为侵蚀深度，可通过仪器测量得到，单位dm。质量溶蚀速率是指单位时间内(一般是每小时)试验样品的整体损失率；溶蚀速率是岩溶学专业词汇，指试样每千年的溶蚀深度；前者是重量概念，后者是长度概念。
权利要求1.一种高压低温三轴溶蚀实验装置，该装置固定于实验台(I)上，其特征在于所述实验装置包括与实验台铆接的围压仓座(13)、铆固在座顶部的围压仓盖(14)及设于仓盖上方的轴压伺服器(8)，该围压仓座(13)外部呈圆台形，内部为中空圆柱形的围压仓(10)，围压仓盖(14)为一平板且开有直径与试样直径相匹配的通孔，轴压伺服器(8)由直径不同的两个圆柱体构成，上部直径较的大圆柱体内装有压力表(6)并通过管路与下方的围压仓(10)连通，所述轴压伺服器(8)内还穿过一条导水管(12)，导水管一端与围压仓(10)相通，另一端依次通过温控仪(5)、流量仪I (4)、高压泵(3)与外部的岩溶水(2)连通，所述实验台(I)的中心部位安装有流量仪II (11)。
专利摘要本实用新型涉及一种高压低温三轴溶蚀实验装置。本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作方便的高压低温三轴溶蚀实验装置，为准确地认识深部岩溶发育特征提供实验依据和基础数据，并为后期必须的工程支护措施提供科学依据。本实用新型的技术方案是该装置固定于实验台上，其特征在于包括与实验台铆接的围压仓座、铆固在座顶部的围压仓盖及设于仓盖上方的轴压伺服器，该围压仓座外部呈圆台形，内部为中空圆柱形的围压仓，围压仓盖为一平板且开有直径与试样直径相匹配的通孔，轴压伺服器由直径不同的两个圆柱体构成，上部直径较的大圆柱体内装有压力表并通过管路与下方的围压仓连通。本实用新型适用于水利水电工程、交通、矿山等地下工程。
文档编号G01N17/00GK202562835SQ20122019575
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者彭鹏, 单治钢, 贾海波, 董育烦, 陈长河, 杜文博 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院