碳酸盐岩溶蚀-冲剪系统

碳酸盐岩溶蚀
‑
冲剪系统
技术领域
1.本实用新型涉及深部岩石与地下工程领域，具体涉及一种碳酸盐岩溶蚀
‑
冲剪系统。


背景技术：

2.目前，对于岩石溶蚀特性研究的试验装置主要考虑不同温度、不同流速、不同ph值对溶蚀的影响，但在实际环境中，岩石所处的环境通常受到水压的影响以及一些人为因素造成的开挖扰动对岩体力学特性及渗流特性的影响，此外，岩石实际所处的应力状态不仅仅只有正应力的影响，岩石也会因为剪切变形而导致破坏。
3.目前并没有用于模拟裂隙岩石在自然状态下受到溶蚀的影响以及工程开挖中受到动力扰动的影响的装置，制约了对岩石溶蚀特性研究的发展。


技术实现要素：

4.实用新型目的：
5.本实用新型提供了一种碳酸盐岩溶蚀—冲剪系统，其目的在于解决现有装置不能模拟裂隙岩石在自然状态下受到溶蚀的影响以及工程开挖中受到动力扰动的影响的问题。
6.技术方案：
7.一种碳酸盐岩溶蚀
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冲剪系统，溶蚀
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冲剪系统包括溶蚀反应装置和落锤冲击装置，溶蚀反应装置通过滑动装置与落锤冲击装置连接；
8.所述溶蚀反应装置包括上压板、下压板、夹具、剪切盒、上液压杆和下液压杆，上压板下方固定设置有上液压杆，上液压杆下方固定连接有夹具的一侧，下压板上固定设置有下液压杆，下液压杆的上方固定连接有夹具的另一侧，夹具中间夹持有剪切盒，碳酸盐岩试件放置在剪切盒中，下压板固定在滑动装置上。
9.进一步的，上液压杆和下液压杆相互平行，且上液压杆和下液压杆倾斜设置。
10.进一步的，剪切盒左右两侧与碳酸盐岩试件左右两端之间均设有与试件裂隙同等尺寸的线流槽。
11.进一步的，溶蚀反应装置还包括液体减压器、针阀、接液盘，针阀通过液体减压器与剪切盒接通，接液盘置于针阀下方。
12.进一步的，滑动装置包括滑移块和滑动槽，滑移块与滑动槽滑动连接，滑移块上固定连接有溶蚀反应装置的下压板，滑动槽的一端为环形滑槽，另一端汇聚为条形滑槽，条形滑槽穿入落锤冲击装置内。
13.有益效果：
14.本实用新型提供了一种碳酸盐岩溶蚀—冲剪系统，本实用新型在溶蚀装置的基础上加入落锤冲击试验机，针对裂隙岩石实际所存在的受动力扰动，地下水环境的影响，可真实模拟裂隙岩石力学特性、渗透特性、溶蚀特性演变试验研究。
附图说明
15.图1为溶蚀—冲剪系统结构示意图；
16.图2为落锤冲击试验机的主视图；
17.图3为溶蚀反应装置的主视图；
18.图4为环形滑槽的俯视图；
19.图5为剪切盒内部结构示意图；
20.图6为丝杠与锤体及锤头连接示意图：
21.其中，1、长白钢管； 2、碳酸盐岩试件；2
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1、未进行冲剪试验的碳酸盐岩试件；2
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2、已完成冲剪试验的碳酸盐岩试件；3、下压板；4、上压板；5、夹具；6、滑动槽；6
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1、环形滑槽，6
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2、条形滑槽，7、液体减压器；8、针阀；9、接液盘；10、落锤冲击试验机；11、提升横梁；12、导向立柱；13、机架；14、锤体及锤头；15、计算机系统；16、线流槽；17、剪切盒角度；18、水管连接口；19、滑移块；20、剪切盒；21、丝杠；22、挂钩；23、不锈钢外丝宝塔接头；24、下液压杆；25、上液压杆。
具体实施方式
22.以下结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型专利的结构进行完整清晰的描述。
23.如图1所示，一种碳酸盐岩溶蚀—冲剪系统，溶蚀
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冲剪装置用于模拟裂隙岩石在自然状态下受到溶蚀的影响以及工程开挖中受到动力扰动的影响。
24.溶蚀
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冲剪系统包括溶蚀反应装置、落锤冲击装置，溶蚀反应装置通过滑动装置与落锤冲击装置连接；溶蚀反应装置的剪切盒20左端侧面水管连接口18通过长白钢管1与加热结构接通，加热结构用于提供溶蚀反应的碳酸水溶液。
25.如图1、图3所示，所述溶蚀反应装置包括上压板4、下压板3、夹具5、剪切盒20、上液压杆25和下液压杆24，上压板4下方固定设置有上液压杆25，上液压杆25下方固定设置有夹具5的一侧，下压板3上固定设置有下液压杆24，下液压杆24的上方固定设置有夹具5的另一侧，夹具5中间夹持有剪切盒20，剪切盒20左右两侧均设有水管连接口18，剪切盒20两侧均接通长白钢管1。碳酸盐岩试件2（100100100）放置在剪切盒20中，下压板3固定在滑动装置上。
26.上液压杆25和下液压杆24均为可伸缩的现有液压杆，上液压杆25和下液压杆24相互平行，且上液压杆25和下液压杆24倾斜设置，以便于提供剪切盒20倾斜的角度。下压板3固定在滑移块19上，剪切盒20嵌在夹具5中，即剪切盒20存在剪切盒角度17，剪切盒角度17为倾角α，α的范围为30
‑
60
°
。可通过倾角α的变化实现不同的应力加载路径。且所述倾角α的变化是通过调节上液压杆25和下液压杆24实现的。通过对左侧的下液压杆伸长及右侧的下液压杆缩短使倾角α减小，通过对左侧的下液压杆缩短及右侧的下液压杆伸长倾角α增大。通过调节上液压杆25使上压板4保持水平状态。
27.如图5所示，剪切盒20左右两侧与碳酸盐岩试件2左右两端之间均设有与试件裂隙同等尺寸的线流槽16，碳酸盐岩试件2设置有与线流槽一致的反应槽26。线流槽16为不锈钢材质，耐腐蚀。碳酸水溶液通过长白钢管1流入剪切盒20中的线流槽16，再与碳酸盐岩试件2进行反应。
28.如图1所示，溶蚀反应装置还包括液体减压器7、针阀8、接液盘9，针阀8通过长白钢管1上设置的液体减压器7与剪切盒20右侧水管连接口18接通，且针阀8和液体减压器7均是通过转换接头23连接到长白钢管1上的。接液盘9置于针阀8下方。且液体减压器7与不锈钢外丝宝塔接头24接通。经剪切盒20流出的水溶液流经液体减压器7时泄去溶蚀过程中产生的压力后，通过针阀8经不锈钢外丝宝塔接头24流入到接液盘9中。从而对反应后的溶液进行分析处理。
29.如图1、图4所示，滑动装置包括滑移块19和滑动槽6，滑移块19与滑动槽6滑动连接，滑移块19上固定连接有溶蚀反应装置的下压板3，滑动槽6的一端为环形滑槽6
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1，另一端汇聚为条形滑槽6
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2，条形滑槽6
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2穿入落锤冲击装置内。本实施例中设置了6个剪切盒20。
30.设置滑动槽6的目的是可通过滑动装置将溶蚀状态下的碳酸盐岩试件2移动到落锤冲击试验机10旁，实现溶蚀
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冲剪交互作用。所述滑移块19与滑动槽6间设有滚珠，且所述滚珠嵌在滑动槽6中。且所述滑移块19在移动过程中，与溶蚀反应装置连接的长白钢管1中仍有碳酸水溶液流动从而实现碳酸盐岩试件2的溶蚀
‑
冲剪交互作用。滑移块19在移动过程中，碳酸盐岩试件与碳酸水溶液反应后的溶液通过针阀8经不锈钢外丝宝塔接头24流入到接液盘9中。所述滑移块19移动时仍与长白钢管1和针阀8处于连接状态，所述长白钢管1和针阀8随着滑移块19的移动而移动。滑移块19可通过手动移动至滑动槽6的任一侧。滑动槽6其目的是可以通过移动滑移块19将已完成冲剪试验的碳酸盐岩试件2
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2与未进行冲剪试验的碳酸盐岩试件2
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1分开，保证每个试件都能进行溶蚀
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冲剪交互作用，提高试验效率。
31.如图1、图2和图6所示，所述落锤冲击装置为现有系统，包括计算机控制系统15、落锤冲击试验机10。落锤冲击试验机10包括机架13、导向立柱12、提升横梁11、锤体及锤头14。导向立柱12的两端固定连接在机架13的上端和下端，提升横梁11下方固定设置有丝杠21，丝杠21与锤体及锤头14上的挂钩22相连接，提升横梁11通过控制丝杠21实现锤体及锤头14的上升或下降，锤体及锤头14下降后对上压板4产生压力，从而实现试件进行溶蚀
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冲剪交互作用的反应。提升横梁11与导向立杆12滑动连接，提升横梁11沿着导向立杆12上升或下降。计算机控制系统15与落锤冲击试验机10的提升横梁11相连，用来控制落锤冲击试验机10实现锤体及锤头14的下落，落锤冲击试验机10将所测得的数据反馈给计算机控制系统15。
32.使用方法为：
33.碳酸水溶液通过不锈钢水管，此后依次通过不锈钢溶蚀剪切盒20左侧水管连接口18和线流槽16，流入溶蚀剪切盒20内部的试件裂隙上，从左至右经剪切盒20右侧水管连接口18流出。
34.经过一段时间的溶蚀后，打开落锤冲击试验机10，调整剪切盒角度17，将置于滑动槽6左侧的未进行冲剪试验的碳酸盐岩试件2
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1依次经滑动槽6移动至落锤冲击试验机10进行冲剪试验，已完成冲剪试验的碳酸盐岩试件2
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2经环形滑动槽6移动至未进行冲剪试验的碳酸盐岩试件2
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1的后边，这样可以保证后边的试件也可以进行冲剪试验，等待所有试件完成冲剪试验。依照上述操作，可隔一段时间再次实施对正在进行溶蚀试验的裂隙岩石进行冲剪试验。
35.反应后的碳酸水溶液经液体减压器7泄下压力流入接液盘9，对接液盘9中水溶液
成分进行分析，从而可准确考虑到裂隙岩石在自然状态下受到溶蚀的影响以及工程开挖中受到动力扰动的影响，对岩石溶蚀特性研究提供准确研发装置基础，使研究的数据准确性更高，更合理。