本实用新型专利技术公开围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，涉及围岩裂隙研究技术领域，包括压力/体积控制器、纯水/溶液转换器、试验岩心、加压结构和回收结构；缓冲材料试样设于试验岩心内，试验岩心设于加压结构内，纯水/溶液转换器一端与压力/体积控制器连通，纯水/溶液转换器另一端与试验岩心的一端连通，回收结构用于回收试验岩心流出的溶液。使用花岗岩岩心加工成中空腔体，压实膨润土在腔体内被限制膨胀。裂隙可用完整岩心切割出人工裂隙，或选取带天然裂隙岩心加工出容纳膨润土样品的腔体。使用地下水或特定试验溶液在试验体系内流动，研究花岗岩裂隙水作用下钠基膨润土的膨胀封堵性能及抗侵蚀性能。的膨胀封堵性能及抗侵蚀性能。的膨胀封堵性能及抗侵蚀性能。
【技术实现步骤摘要】
围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置
[0001]本技术涉及围岩裂隙研究
，特别是涉及围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置。
技术介绍
[0002]作为高放废物地质处置库的重要组成部分，缓冲材料膨润土的重要作用之一是封堵围岩裂隙。然而，膨胀挤入围岩裂隙的膨润土因裂隙侧壁摩擦力的影响，其密度随着挤入距离的增大而减小，并与裂隙中的地下水相互作用形成更为松散的膨润土凝胶体，甚至出现游离态膨润土胶体颗粒。当地下水流的剪切力超过膨润土凝胶体/胶体颗粒的抗侵蚀能力时，膨润土颗粒就会被地下水带走而随之沿围岩裂隙泄露。
[0003]使用真实花岗岩裂隙重现缓冲材料封堵裂隙及随后的侵蚀过程无疑最能够反映废物处置单元内缓冲材料
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围岩相互作用的实际情况，但限于岩石裂隙本身的复杂性以及样品加工、试验装置设计研发的难度，此类试验少见报道。而使用大尺度岩块进行试验能够较容易使用光学手段测定裂隙形貌，样品及装置加工难度较小型裂隙相对低，但实现水流的封堵及精确测量困难较大。因此，需要对试验条件作一定妥协，使用尽可能简单的技术手段模拟处置库围岩裂隙水对缓冲材料的侵蚀，同时又能够尽可能真实的还原现场实际的边界条件，使得室内试验的结果准确可靠，为现场大型试验的设计以及缓冲材料的选材等提供科学的依据。
技术实现思路
[0004]为解决以上技术问题，本技术提供围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，通过在完整岩石中人工切割出已知开度的裂隙，或选用带天然裂隙的岩心，研究裂隙水作用下膨润土的膨胀封堵裂隙的性能及抗侵蚀性能。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0006]本技术提供围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，包括压力/体积控制器、纯水/溶液转换器、试验岩心、加压结构和回收结构；缓冲材料试样设置于所述试验岩心内，所述试验岩心设置于所述加压结构内，所述纯水/溶液转换器一端与所述压力/体积控制器相连通，所述纯水/溶液转换器另一端与所述试验岩心的一端相连通，所述回收结构用于回收所述试验岩心另一端流出的溶液。
[0007]可选的，所述试验岩心包括岩石、堵块、透水垫块和密封套；所述岩石内部一端设置有已知开度的裂隙，所述岩石内部另一端设置有中空腔体，所述裂隙与所述中空腔体相连通，所述缓冲材料试样设置于所述中空腔体内，所述堵块设置于所述中空腔体远离所述裂隙的一端；所述岩石两端分别设置有一所述透水垫块，所述密封套设置于所述岩石外部；所述纯水/溶液转换器一端与靠近所述堵块一侧的所述透水垫块相连通；所述回收结构与靠近所述裂隙一侧的所述透水垫块相连通。
[0008]可选的，所述加压结构包括密封壳体、供气机构、左底座和右底座；所述左底座设
置于所述密封壳体内部的左侧壁上，所述右底座通过螺栓与所述左底座相连接；所述试验岩心设置于所述左底座与所述右底座之间；所述供气机构与所述密封壳体内部相连通。
[0009]可选的，所述密封壳体上设置有气压表。
[0010]可选的，所述密封壳体上设置有安全阀。
[0011]可选的，所述供气机构包括氮气瓶。
[0012]可选的，所述缓冲材料试样为钠基膨润土块，其含水量为15％，密度为1.6g/cm3。
[0013]可选的，所述回收结构包括集液瓶。
[0014]可选的，所述纯水/溶液转换器包括顶盖、底座、水仓和隔水膜；所述水仓设置于所述顶盖与所述底座之间，所述隔水膜设置于所述水仓中部，所述顶盖上设置有排气孔和出水孔，所述底座上设置有进水孔，所述进水孔与所述压力/体积控制器相连通，所述出水孔与所述试验岩心相连通。
[0015]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0016]本技术中的围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，使用带天然裂隙的岩石，或完整岩石加工裂隙，将圆柱形膨润土样品限制在岩石样品内部，尽可能真实反映了实际处置坑内的结构，是一个缩微的处置坑结构，并能够模拟有贯通裂隙水流的情况下膨润土膨胀封堵裂隙及侵蚀的情形；将膨润土样品及岩石整体放入加压机构内并施加较高气压，使得试验溶液仅能够沿裂隙流动从而将膨润土封堵裂隙及侵蚀相关参数与裂隙表面参数联系起来，解决了此类试验中无法直接研究这两组变量相互关系的根本问题；同时，根据大量的试验提出了加压机构中的气压值，使得裂隙的表面参数不因膨润土膨胀力的影响而改变，做到了试验参数的精确控制；使用压力/体积控制器为试验提供水流的同时，能够记录试验系统内水压力的变化，可以将水压力变化与膨润土进入裂隙的相关信息联系起来；创造性地应用了纯水/溶液转化器，极大拓展了试验溶液的种类，可以研究酸、碱等腐蚀性溶液，及高盐度、含重金属、含放射性物质等的特殊溶液对于膨润土侵蚀的影响；根据大量试验结果，提出了试验平衡的定量化条件。综上，本技术中的围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，使用简单易操作的技术手段模拟处置库围岩裂隙水对缓冲材料的侵蚀，同时又能够尽可能真实的还原现场实际的边界条件，使得试验的结果准确可靠。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本技术围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置的结构示意图；
[0019]图2为本技术围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置的使用状态结构示意图。
[0020]附图标记说明：1、压力/体积控制器；2、纯水/溶液转换器；3、氮气瓶；4、集液瓶；5、透水垫块；6、膨润土块；7、密封套；8、气压表；9、左底座；10、右底座；11、安全阀；12、裂隙；13、岩石；14、堵块；21、紧固螺丝；22、排气孔；23、顶盖；24、出水孔；25、上部水仓；26、隔水
膜；27、下部水仓；28、底座；29、进水孔；210、支撑座。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]实施例一：
[0023]如图1和2所示，本实施例提供围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，包括压力/体积控制器1、纯水/溶液转换器2、试验岩心、加压结构和回收结构；缓冲材料试样设置于所述试验岩心内，所述试验岩心设置于所述加压结构内，所述纯水/溶液转换器2一端与所述压力/体积控制器1相连通，所述纯水/溶液转换器2另一端与所述试验岩心的一端相连通，所述回收结构用于回收所述试验岩心另一端流出的溶液。
[0024]于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，其特征在于，包括压力/体积控制器、纯水/溶液转换器、试验岩心、加压结构和回收结构；缓冲材料试样设置于所述试验岩心内，所述试验岩心设置于所述加压结构内，所述纯水/溶液转换器一端与所述压力/体积控制器相连通，所述纯水/溶液转换器另一端与所述试验岩心的一端相连通，所述回收结构用于回收所述试验岩心另一端流出的溶液。2.根据权利要求1所述的围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，其特征在于，所述试验岩心包括岩石、堵块、透水垫块和密封套；所述岩石内部一端设置有已知开度的裂隙，所述岩石内部另一端设置有中空腔体，所述裂隙与所述中空腔体相连通，所述缓冲材料试样设置于所述中空腔体内，所述堵块设置于所述中空腔体远离所述裂隙的一端；所述岩石两端分别设置有一所述透水垫块，所述密封套设置于所述岩石外部；所述纯水/溶液转换器一端与靠近所述堵块一侧的所述透水垫块相连通；所述回收结构与靠近所述裂隙一侧的所述透水垫块相连通。3.根据权利要求1所述的围岩裂隙水对缓冲材料侵蚀过程影响研究的装置，其特征在于，所述加压结构包括密封壳体、供气机构、左底座和右底座；所述左底座设置于所述密封壳体内部的左侧壁上，所述右...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢敬礼，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：新型
国别省市：
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