专利名称：深部软岩水理作用智能测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试系统，特别涉及一种用于研究地层深部软岩在不同水压力条件下吸附水规律的测试系统，属于岩土工程领域。
背景技术：
深部软岩所处水环境对岩体特性有很大的影响，对于深部软岩吸附水特性的研究是目前岩土工程的技术难点，也是亟待解决的课题之一。关于深部软岩在一定水环境下岩体特性实验研究方面尚没有成熟的方案和设备出现。为了模拟煤矿现场岩石吸水环境和探讨岩石内部粘土矿物(如蒙脱石等)形成不饱和电场的吸水机理，实现岩石在有水压和无水压作用下的吸水实验过程，我们特提出了深部软岩水理作用智能测试系统的构思和设计。
发明内容
本发明旨在提供一种精确稳定的测量软岩在有水压和无水压条件下对水的吸附规律，探寻各类软岩吸附水的特征、机制和影响因素，并实现实验环境的实时监测和批量岩样同时实验的要求，以填补目前实验室的空白。本发明是通过以下技术方案来实现的深部软岩水理作用智能测试系统，包括试验箱体、温湿度传感器、数据采集器以及一套或一套以上吸附水试验装置，试验箱体前端设有观察窗，后端设有操作门，内部设有隔板；温湿度传感器固定在试验箱体前端靠近顶部的位置上，温湿度传感器用于探测试验箱体内的温湿度信息；吸附水试验装置包括有压吸附水装置、无压吸附水装置和电子天平， 电子天平分别与有压吸附水装置和无压吸附水装置单独对应，电子天平、有压吸附水装置和无压吸附水装置分别放置在隔板上，有压吸附水装置和无压吸附水装置分别与观察窗对应；数据采集器连接在试验箱体外，接收温湿度传感器及电子天平的读数信息并绘制试验图表。所述有压吸附水装置包括储水桶和有压触水器，储水桶放置在对应的电子天平上，有压触水器与储水桶管道连通，储水桶的水平位置高于有压触水器。所述有压触水器为倒置的杯形结构，杯形结构的顶部设有进水口和排气口，进水口和排气口上分别设有阀门，进水口通过管道与储水桶连通。所述无压吸附水装置包括储水桶和无压触水器，储水桶放置在对应的电子天平上，无压触水器与储水桶管道连通，储水桶的水平位置与无压触水器平齐。所述无压触水器为一个杯形结构，靠近杯形结构顶部的内壁上设有环形的支撑面，杯形结构的底部设有进水口，进水口上设有阀门，进水口与对应的无压吸附水装置中的储水桶连通。 所述电子天平上还设有密封罩，储水桶放置在密封罩中。
所述数据采集器为一台电脑。
本发明所述的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，不仅有很强的学术意义，对深部软岩工程稳定支护设计、施工及维护与安全生产等更具深远的工程应用前景。
图1为本发明的内部结构剖视图；图2为图1的左视图。
具体实施例方式下面结合附图1、图2对本发明做进一步的描述本发明所述的深部软岩水理作用智能测试系统，包括试验箱体1、温湿度传感器 2、数据采集器12以及四套吸附水试验装置。吸附水试验装置的数量可根据试验箱体1的大小而定，以方便试验为目的。试验箱体1前端设有八个观察窗3，观察窗3为钢化玻璃制成，可以开启和关闭，用于对应观察四套吸附水试验装置中八个试验岩样的吸附水过程和状态变化。试验箱体1后端设有操作门18，方便对试验箱体1内的吸附水试验装置进行操作。为便于放置吸附水试验装置，在试验箱体1内部还设有隔板，其中，前端隔板与观察窗相对。温湿度传感器2固定在试验箱体1前端靠近顶部的位置上，温湿度传感器2用于探测试验箱体1内的温湿度信息，及时了解试验过程的环境温度和湿度，并将探测结果反馈到数据采集器12中。吸附水试验装置包括有压吸附水装置、无压吸附水装置和电子天平8，电子天平8 分别与有压吸附水装置和无压吸附水装置单独对应，电子天平8上设有密封罩10，电子天平8用于测量试验中吸附水的变化量，掌握水分吸附进程。四套吸附水试验装置中，总共八个电子天平8放置在试验箱体1内的后侧隔板上，无压吸附水装置和有压吸附水装置分为两层，分别放置在试验箱体1内靠近观察窗3的上、下隔板上。其中，有压吸附水装置包括有压触水器6和有压触水器用储水桶9。有压触水器6 为倒置的杯形结构，杯形结构的顶部设有进水口 13和排气口 14，进水口 13通过管道与有压触水器用储水桶9连通，进水口 13和排气口 14上分别设有阀门，有压触水器用储水桶9放置在后侧对应的电子天平8的密封罩10内，有压触水器用储水桶9的水平位置高于有压触水器6，这样，水流会在压力差的作用下流向有压触水器6，实现带压状态的试验岩样吸附水过程。无压吸附水装置包括无压触水器5和无压触水器用储水桶17。无压触水器5为一个正立放置的杯形结构，靠近杯形结构顶部的内壁上设有环形的支撑面16，试验岩样放置在环形支撑面16上。杯形结构的无压触水器5底部设有进水口，环形支撑面16与无压触水器5的底部之间形成一个存水区，存水区可为试验岩样提供无压状态下的吸附水，保证无压吸附过程。进水口上设有阀门，进水口与对应的无压触水器用储水桶17连通，无压触
4水器用储水桶17放置在对应的电子天平的密封罩内，无压触水器用储水桶17的水平位置与无压触水器5平齐，保证了向无压触水器存水区的正常供水过程。数据采集器12为一台电脑，数据采集器12连接在试验箱体1外，接收温湿度传感器2及电子天平的读数信息并绘制试验图表，随时反馈探测信息，掌握岩样吸附水过程。具体试验时，首先将四个有压岩样7分别粘贴在四个有压触水器6的内侧顶部，保证顶部进水口 13和排气口 14连通；接着，开启试验箱体1后端的操作门18，向各个储水桶内注水至四分之三容积处，并充满连接管道，其中，无压触水器5的进水口上需开启阀门， 使水充满无压触水器5的存水区，然后关闭阀门；接着，开启试验箱体1前端观察窗3，将粘接完有压岩样7的四个有压触水器6的进水口对应连接在管道口上，分别开启有压触水器 6上进水口 13和排气口 14上阀门，随着水流进入有压触水器6，使位于有压岩样7与有压触水器6顶部之间的空气排出，然后关闭排气口阀门，有压岩样7吸附水过程开始；同时，把四个无压岩样4放置在四个无压触水器5的支撑面16上，无压岩样4的吸水端与存水区的水面接触，无压岩样4吸附水过程开始；最后，关闭观察窗3，开启数据采集用电脑，随时采集各电子天平及温湿度传感器2上的读数信息，经汇总分析后，自动绘制出试验图表，记录各试验岩样的吸附水进程，为后期结论提供试验依据。当然，试验过程可对不同的试验岩样进行同时试验，也可对同样的试验岩样进行同时的多次试验，试验过程灵活、方便，试验结果准确、可靠。
权利要求
1.深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，包括试验箱体、温湿度传感器、数据采集器以及一套或一套以上吸附水试验装置，所述试验箱体前端设有观察窗，后端设有操作门，内部设有隔板；所述温湿度传感器固定在试验箱体前端靠近顶部的位置上，温湿度传感器用于探测试验箱体内的温湿度信息；所述吸附水试验装置包括有压吸附水装置、无压吸附水装置和电子天平，电子天平分别与有压吸附水装置和无压吸附水装置单独对应，电子天平、有压吸附水装置和无压吸附水装置分别放置在隔板上，有压吸附水装置和无压吸附水装置分别与观察窗对应；所述数据采集器连接在试验箱体外，接收温湿度传感器及电子天平的读数信息并绘制试验图表。
2.根据权利要求1所述的深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，所述有压吸附水装置包括储水桶和有压触水器，储水桶放置在对应的电子天平上，有压触水器与储水桶管道连通，储水桶的水平位置高于有压触水器。
3.根据权利要求2所述的深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，所述有压触水器为倒置的杯形结构，杯形结构的顶部设有进水口和排气口，进水口和排气口上分别设有阀门，进水口通过管道与储水桶连通。
4.根据权利要求1所述的深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，所述无压吸附水装置包括储水桶和无压触水器，储水桶放置在对应的电子天平上，无压触水器与储水桶管道连通，储水桶的水平位置与无压触水器平齐。
5.根据权利要求4所述的深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，所述无压触水器为一个杯形结构，靠近杯形结构顶部的内壁上设有环形的支撑面，杯形结构的底部设有进水口，进水口上设有阀门，进水口与对应的无压吸附水装置中的储水桶连通。
6.根据权利要求1所述的深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，所述电子天平上还设有密封罩，储水桶放置在密封罩中。
7.根据权利要求1所述的深部软岩水理作用智能测试系统，其特征在于，所述数据采集器为一台电脑。
全文摘要
本发明公开了一种深部软岩水理作用智能测试系统，包括试验箱体、温湿度传感器、数据采集器以及一套或一套以上吸附水试验装置，吸附水试验装置放置在试验箱体内，吸附水试验装置包括有压吸附水装置、无压吸附水装置和电子天平，电子天平分别与有压吸附水装置和无压吸附水装置单独对应，数据采集器接收温湿度传感器及电子天平的读数信息并绘制试验图表。本系统可同时对试验岩样进行有压和无压状态下的吸附水试验，绘制的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，具有很高的学术意义。
文档编号G01N33/24GK102253181SQ201110156438
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者何满潮, 张国锋, 赵健 申请人:中国矿业大学(北京)