一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，包括位于高水位的供水装置、裂隙装置和低水位的排水装置；所述裂隙装置包括底板、固定在底板上的固定裂隙板、密封板、上部的调节裂隙板、用于调节隙宽的调节螺杆、压紧装置和用于检测溶质特性的检测片；调节螺杆贯穿固定裂隙板和底板并在底部的外漏端设置有调节端头，其上端支撑在调节裂隙板的底部，使所述调节裂隙板间隔设置在固定裂隙板的上部，能实时监测水流试验及溶质运移试验温度、电导率，应力值，所测值均为瞬时值，同时结合排水装置所测温度值和电导率值，校正所测数据准确性，设计合理，具有较广的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置
本专利技术属于水文地质
，具体涉及一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置。
技术介绍
当前大规模人类工程活动如煤炭开采、隧道开凿、核废料地质处置、CO2地质封存以及页岩气开发等给基岩地下水环境造成严重的影响并可能导致灾难性后果。并且裂隙岩体具有典型的非均质性及多尺度性，地下水常表现为non-Darcy流和non-Fickian运移，量化该类介质中水流和溶质运移是水文地质界所面临的挑战性难题之一。传统上主要利用取样揭露裂隙溶质运移特征，但是取样过程中很容易扰动裂隙中溶质，破坏溶质运移过程，致使不能准确评价裂隙水流和溶质运移。因此，研发适用于裂隙溶质运移过程监测设备装置，获取溶质运移快速、无损监测方法，为开展基岩裂隙水及溶质运移机理与模型研究提供新的思路。
技术实现思路
针对现有设备存在的缺陷和问题，本专利技术提供一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，有效的解决了现有设备中存在的裂隙隙宽调节不便，功能单一，模拟裂隙内的溶质流动的真实度差，模拟裂隙的范围有限的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，包括位于高水位的供水装置、裂隙装置和低水位的排水装置；所述裂隙装置包括底板、固定在底板上的固定裂隙板、密封板、上部的调节裂隙板、用于调节隙宽的调节螺杆、压紧装置和用于监测溶质运移的传感器；调节螺杆贯穿固定裂隙板和底板并在底部的外漏端设置有调节端头，其上端支撑在调节裂隙板的底部，使所述调节裂隙板间隔设置在固定裂隙板的上部，从而在调节裂隙板和固定裂隙板之间形成裂隙；位于两侧的密封板内侧与固定裂隙板和调节裂隙板密封之间分别对应设置有固定密封层和可调密封层，使裂隙的两侧密封、两端开口，裂隙的供水端设置有与供水装置连通供水槽，裂隙的出水端设置有与排水装置连通的排水槽，所述调节裂隙板的前端和后端的上侧面分别设置有与裂隙连通的溶质添加口和采样口；所述压紧装置包括横跨在调节裂隙板上部的横板、固定在底板上的支撑架和沿竖向设置在横板上的压紧螺杆，横板的两侧固定在支撑架上，压紧螺杆螺纹连接在横板上，其底部经压紧块压触在调节裂隙板上，所述固定裂隙板上开有监测嵌槽，传感器密封调整在监测嵌槽内，并与固定裂隙板的表面齐平。进一步的，所述的固定裂隙板的宽度比调节裂隙板宽，密封板的下侧设置有密封槽，固定密封层设置在密封槽内，固定裂隙板的两侧套装在密封槽内，密封板的底部通过连接螺栓固定在固定裂隙板的两侧，连接螺栓贯穿固定密封层。进一步的，所述固定密封层与可调密封层为一体结构，可调密封层的上部和下部均固定在密封板上，其中部的背面为形变区域，形变区域的背面设置有密封螺栓，密封螺栓的底部设置有连续的调节板条，调节板条顶触在形变区域背面，将形变区域顶触在可调裂隙板的侧面。进一步的，所述传感器包括用于监测裂隙装置中溶液温度的温度传感器a、用于监测裂隙装置中溶液应力的应力片b和用于监测裂隙装置中溶液电导率值的电极铂片c，所述温度传感器a、应力片b和电极铂片c均匀阵列分布在固定裂隙板上，且阵列的每一行和每一列的交叉点上均含有温度传感器a、应力片b、电极铂片c；密封板的侧面贯穿有用于监测电阻率的电极d，电极d的内端深入裂隙中，用于监测裂隙装置中溶液电阻率。进一步的，所述供水槽包括供水槽体、稳流板、分水板和泄水阀，所述供水槽体固定在底板上，并密封连接在固定裂隙板和可调裂隙板的前端，供水槽体的上部设置有与供水管连通的进水口，进水口对侧的槽壁中部设置有供水口，分水板套装在供水口内并与裂隙前端连通，分水板上设置有阵列状的分水孔，泄水阀设置在供水槽体的底部，稳流板沿竖向设置在供水槽体的中部，稳流板的底部与槽底存在间隙，从而将供水槽体分割为左侧的稳流区域和右侧的供水区域，稳流区域和供水区域的底部连通。进一步的，所述供水装置包括升降架、供水箱、水箱、水泵和溢流板；所述供水箱固定在升降架上，使供水箱的供水水位高度可调，溢流板沿竖向设置在供水槽内，使供水箱内分割为左侧的溢流区域和注水区域，溢流区域的底部经泄水阀与水箱连通，水箱经水泵向注水区域内注水，溢流区域经管道与供水槽连通。进一步的，所述排水槽包括排水槽体、底部的泄水阀、中部的进水口和上部的排水口；槽体的侧板中部设置有进水口，进水口与裂隙连通，排水口和泄水阀设置在进水口的对侧，所述排水装置包括排水箱、升降架、隔板、量筒和水箱，排水箱设置在升降架上，隔板将排水箱分割为左侧的排水区和右侧的溢流区，排水区的底部设置有排水阀，溢流区的侧面设置有溢流管，溢流管经阀门与量筒连通。进一步的，所述底板的底部设置有支撑架，支撑架与底板存在为操作调节螺杆和布置电线的空间。本专利技术的有益效果：本专利技术设置和高水位的供水装置，低水位的排水装置和位于供水和排水之间的裂隙装置，本专利技术中裂隙装置中设置有固定裂隙板、调节裂隙板和用于封堵两板侧面的密封板，其中固定裂隙板作为裂隙的底板，调节裂隙板能被调节螺杆支撑，调节螺杆可设置有4个或者多个进而能对调节裂隙板高度进行调节，使裂隙的隙宽得到调节，并通过压紧装置将调节裂隙板压紧在调节螺杆上，为了避免调节螺杆对调节裂隙板的磨损，在调节裂隙板的底部设置有调节螺杆对应的硬块，硬块嵌套在调节裂隙板内并与调节裂隙板的底部齐平，且硬块为可更换的，提高了调节裂隙板的使用寿命。为了模拟溶质的流动，以供水的水流作为载体，在调节裂隙板的上部开有溶质添加口，溶质可以为氯化钠溶液，用于模拟溶质（污染物），并通过底部的传感器监测溶质运移时特性，如温度、应力、电导率值。通过侧面的电阻率监测溶质运移时的电阻率。另外，本专利技术在调节裂隙板的两侧设置有调节套，调节套的外侧呈圆弧形结构，圆弧形结构能允许调节裂隙板倾斜的顶触在密封板上，且在该倾斜状下仍能耐具有良好的密封情况，由此，本专利技术不仅能适用于裂隙隙宽相同的情形，还能是适用于上侧面倾斜的情形，增大了裂隙的模拟范围。本专利技术固定密封层和可调密封层为一体结构，其中固定密封层嵌套在密封槽内，密封槽的设置不仅使固定裂隙板伸入密封板，同时还使密封板坐落在固定裂隙板上，提高了底部的密封程度，且在可调密封层的中部设置有形变区域，该形变区域能被背面的调节板条抵触在调节裂隙板的外侧面，进而形成密封强度更强，且能稳固调节裂隙板的结构，大大的提高了固定裂隙板和调节裂隙板的密封程度。另外，本专利技术中设置了高度可调的供水装置和排水装置，使供水、排水和裂隙的水位差可调，进而能模拟不同高度差的溶质流动情况，提高了可模拟的范围。由此，本专利技术尤其适用于裂隙水及溶质运移过程的监测，能够准确、定量、快速的监测裂隙水及溶质运移分布情况，为裂隙溶质及污染物量化提供有力的数据支撑，实现水流及溶质运移多源数据实时监测，包括水流试验及溶液溶质运移试验时温度值、电导率值、电阻率值、应力值，能实时监测水流试验及溶质运移试验温度、电导率，应力值，所测值均为瞬时值，且裂隙隙宽内可以填充不同粒径的多孔介质，也可以为水，适应性广，设计合理，具有较广的推广价值，为裂隙试验提供了模拟范围广的监测装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，其特征在于：包括位于高水位的供水装置、裂隙装置和低水位的排水装置；所述裂隙装置包括底板、固定在底板上的固定裂隙板、密封板、上部的调节裂隙板、用于调节隙宽的调节螺杆、压紧装置和用于监测溶质运移的传感器；调节螺杆贯穿固定裂隙板和底板并在底部的外漏端设置有调节端头，其上端支撑在调节裂隙板的底部，使所述调节裂隙板间隔设置在固定裂隙板的上部，从而在调节裂隙板和固定裂隙板之间形成裂隙；位于两侧的密封板内侧与固定裂隙板和调节裂隙板密封之间分别对应设置有固定密封层和可调密封层，使裂隙的两侧密封、两端开口，裂隙的供水端设置有与供水装置连通供水槽，裂隙的出水端设置有与排水装置连通的排水槽，所述调节裂隙板的前端和后端的上侧面分别设置有与裂隙连通的溶质添加口和采样口；所述压紧装置包括横跨在调节裂隙板上部的横板、固定在底板上的支撑架和沿竖向设置在横板上的压紧螺杆，横板的两侧固定在支撑架上，压紧螺杆螺纹连接在横板上，其底部经压紧块压触在调节裂隙板上，所述固定裂隙板上开有监测嵌槽，传感器密封调整在监测嵌槽内，并与固定裂隙板的表面齐平。/n

【技术特征摘要】
1.一种可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，其特征在于：包括位于高水位的供水装置、裂隙装置和低水位的排水装置；所述裂隙装置包括底板、固定在底板上的固定裂隙板、密封板、上部的调节裂隙板、用于调节隙宽的调节螺杆、压紧装置和用于监测溶质运移的传感器；调节螺杆贯穿固定裂隙板和底板并在底部的外漏端设置有调节端头，其上端支撑在调节裂隙板的底部，使所述调节裂隙板间隔设置在固定裂隙板的上部，从而在调节裂隙板和固定裂隙板之间形成裂隙；位于两侧的密封板内侧与固定裂隙板和调节裂隙板密封之间分别对应设置有固定密封层和可调密封层，使裂隙的两侧密封、两端开口，裂隙的供水端设置有与供水装置连通供水槽，裂隙的出水端设置有与排水装置连通的排水槽，所述调节裂隙板的前端和后端的上侧面分别设置有与裂隙连通的溶质添加口和采样口；所述压紧装置包括横跨在调节裂隙板上部的横板、固定在底板上的支撑架和沿竖向设置在横板上的压紧螺杆，横板的两侧固定在支撑架上，压紧螺杆螺纹连接在横板上，其底部经压紧块压触在调节裂隙板上，所述固定裂隙板上开有监测嵌槽，传感器密封调整在监测嵌槽内，并与固定裂隙板的表面齐平。


2.根据权利要求1所述的可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，其特征在于：所述的固定裂隙板的宽度比调节裂隙板宽，密封板的下侧设置有密封槽，固定密封层设置在密封槽内，固定裂隙板的两侧套装在密封槽内，密封板的底部通过连接螺栓固定在固定裂隙板的两侧，连接螺栓贯穿固定密封层。


3.根据权利要求2所述的可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，其特征在于：所述固定密封层与可调密封层为一体结构，可调密封层的上部和下部均固定在密封板上，其中部的背面为形变区域，形变区域的背面设置有密封螺栓，密封螺栓的底部设置有连续的调节板条，调节板条顶触在形变区域背面，将形变区域顶触在可调裂隙板的侧面。


4.根据权利要求1所述的可调节裂隙隙宽的溶质运移的监测装置，其特征在于：所述传感器包括用于监测裂隙装置中溶液温度的温度传感器a、用于监测裂隙装置中溶液应力的应力片b和用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫永帅，钱家忠，闫亚景，马雷，
申请(专利权)人：合肥工业大学，华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34