基本信息
- 项目名称：
- 一种模拟库水压力的岩石溶解实验仪研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本试验仪器的水压力溶解室可保持水压力恒定，并可根据需要调节室内水压力的大小以模拟库水位的升降变化，为开展模拟库水压力条件下水——岩作用试验研究提供了实验平台。结合岩石力学损伤实验研究，可进一步明确在库水升降及水压浸泡条件下岩石力学的损伤特征，为库水升降长期作用下库岸防护以及地质灾害预测预报提供可靠的实验数据。
- 详细介绍：
- 蓄水后库岸岩体水环境发生变化，库岸岩体将长期受到库水“浸泡——风干”循环作用，不仅改变了岩石的应力状态，也改变了岩体的微观结构特征，引起了一些新的水——岩作用形式。目前，有关水——岩作用实验大多都在常压条件下进行，很少有人考虑库水位升降条件下的水——岩作用，也没有一种可模拟在不同升降条件下的水——岩作用机理的实验平台。 本试验仪器的水压力溶解室可保持水压力恒定，并可根据需要调节室内水压力的大小以模拟库水位的升降变化，为开展模拟库水压力条件下水——岩作用试验研究提供了实验平台。结合岩石力学损伤实验研究，可进一步明确在库水升降及水压浸泡条件下岩石力学的损伤特征，为库水升降长期作用下库岸防护以及地质灾害预测预报提供可靠的实验数据。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、发明设计目的和意义 本试验仪可模拟蓄水后库岸岩（土）体所受的水压力环境，通过考虑不同水压力条件下的岩石——水化学作用的浸泡实验，研究库水压力条件下的水——岩作用机理及力学损伤特征。不同水压力条件下水——岩化学作用机理的变化将直接影响岩体的力学特性，进而影响岩质坡体稳定性。因此，研究库岸岩体在库水压力条件下的水——岩作用机理，对于研究库区岩质边坡长期稳定性有重要意义。 2、设计基本思路 本发明由水压力溶解室、动、静水模拟控制系统、压力控制系统等组成。其技术关键为水压力的传递设计，即压力控制系统的研制。 3、技术关键及其指标 水压力室承压范围：0～1.2MPa 手动调压阀控制。 水压力室：为圆柱体，内径36cm，高度50cm，三层摆放试样，每层容纳试样数为20个。水压力容器结构说明：底座和盖板采用不锈钢材料，壳体采用有机玻璃管材料，重200kg。底座、盖板、壳体均需要加固，才能保证耐压的要求。 动、静水模拟控制系统：高度20cm，内径20-36cm。采用定时开关，设置三档，1小时开关一次，2小时开关一次和3小时开关一次，每次运行时间10-20分钟，转速20-60转/分钟. 总控箱：由压力控制系统（高精度压力表）和电源控制系统以及连接管道组成。
科学性、先进性
- 目前，有关水——岩作用机理的实验研究大多都在常压条件下进行，很少有人考虑和研究高水压及不同水压力条件下的水——岩作用机理，也没有一种仪器可模拟在不同压力条件下的水——岩作用机理的实验平台。 本发明的目的就是为研究不同水压力条件下的水——岩作用机理及力学特性而开发一套实验平台。该仪器的水压力溶解室中水压力可由压力控制系统进行控制，可模拟库区岩体所处不同水压力环境，并可根据需要保持或调节水压力状态；设置动、静水模拟控制系统，以模拟库水扰动；设置取水管道，以便分析离子浓度的变化。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已获专利权批准 批准号 ZL201020114778.2
技术转让方式
- 专利权转让
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该发明制作的优点是：结构简单、易操作、安全可靠的特点，可以模拟在库水压力状态下岩石的溶解特性；该实验仪器是为研究大型水库库岸再造机理提供了实验平台，配合分析水离子浓度及岩体的微观结构的变化，澄清岩石在库水压力条件下的水——岩作用机理；同时还可以模拟岩石在动水压力状态下的崩解过程，配合岩石力学损伤实验研究，进一步明确在动水压条件下岩石力学损伤机理，为库岸防护以及地质灾害预测预报提供可靠的实验数据。
同类课题研究水平概述
- 蓄水后库岸岩体水环境发生变化，有些岩体将长期浸泡在水压力条件下，有些将受到库水长期“饱水–风干”循环作用。这些水环境的变化将加剧原有水岩作用的进程，并引起一些新的水——岩作用形式。水——岩作用不仅能改变岩石的应力状态，更是一种复杂的化学作用及应力腐蚀过程。库岸岩体的水化学作用是一个长期复杂的过程，岩体颗粒结构、胶结程度、矿物成分及细微裂纹扩展都将改变，直接导致岩体力学性质劣化，进而对坡体稳定性构成严重的危害。随着我国西南高坝大库的建设，岸坡岩体在高水位条件下水——岩作用机理尤其值得关注。库水压力条件下的水岩作用机理将直接影响滑坡的演化发展过程。 水——岩作用主要为以下几个方面的内容：①在不同饱和状态、不同Ph、不同溶液条件下不同岩石的宏观力学参数，及其随浸泡时间变化的规律；②采用水力学、损伤力学及断裂力学研究岩体在水压力条件下的力学特性；③岩石受水化学作用的机理研究，主要考虑水溶液Ph值变化、离子浓度变化和岩体微观颗粒结构的变化。目前，有关水——岩作用机理的实验研究大多都在常压条件下进行，很少有人考虑和研究高水压及不同水压力条件下的水——岩作用机理，也没有一种仪器可模拟在不同压力条件下的水——岩作用机理的实验平台。本发明的目的就是为研究不同水压力条件下的水——岩作用机理及力学特性而开发的一套实验平台。 随着高坝大库的建设，库岸岩体将处于并长期处于水压环境下，不同水压条件下水岩化学作用过程将发生变化，进而影响岩体的力学特性。水化学作用对岩体的影响是一个长期并复杂的过程，研究在不同水压条件下的水——岩化学作用机理及其力学损伤特性对库岸边坡的长期稳定性有着非常重要的意义。这些研究对三峡库区库岸稳定性及其库岸演化发展过程，并对其进行有效的进行监测、预警与防治有着重要的意义。
