一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置及方法。它包括空气压缩机、压力储气罐、渗透压力伺服控制系统、压力储液罐和溶蚀装置；所述空气压缩机所压缩的空气存储在压力空气罐中，所述压力储气罐通过管路与渗透压力伺服控制系统连接，所述渗透压力伺服控制系统通过管路与压力储液罐连接，所述压力储液罐通过管路与多个并联的溶蚀装置连接；所述溶蚀装置包括上部的渗压管、中间的溶蚀室和下部的出液室三部分，所述溶蚀室用于装填的灰岩地基夹层试件。本发明专利技术结构简单，安装方便，造价较低，可通过并联方式同时开展多组试验。可通过并联方式同时开展多组试验。可通过并联方式同时开展多组试验。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置及方法


[0001]本专利技术属于多孔介质材料渗透溶蚀模拟试验
，具体涉及一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置及方法。特别适用于灰岩地基夹层包括石灰岩断裂带、破碎带中的碳酸盐材料的渗透溶蚀装置及方法。

技术介绍

[0002]石灰岩是一种以CaCO3为主要成分的天然矿物，广泛存在于水利工程中，但是，灰岩段，基础中普遍存在软弱夹层，岩溶十分发育。在长期的运行过程中，灰岩地基夹层会在环境水作用下发生分解，在浓度梯度和水力梯度的作用下析出，导致基础承载力下降，沉降增加，影响工程安全和效益。
[0003]现有的渗透溶蚀装置，常采用体积控制器来施加压力。在渗透溶蚀过程中，由于材料的孔隙率和渗透系数不断增加，因此，随着溶蚀过程的进行，所需要的溶液体积越来越大。受制于体积控制器的容积，导致渗透溶蚀过程中需要多次补充溶液，试验过程存在间断、不精确的问题。并且，溶蚀室装置较为复杂，安装试件较为费时，造价较高。灰岩地基夹层的渗透溶蚀试验耗时较长，如果不能同时开展多组试验，则会导致试验周期特别长，消耗过多人力物力。因此，需要一种造价较为低廉且能够模拟水利工程中灰岩地基夹层实际运行条件的装置，来获得不同条件下的渗透溶蚀试件，以研究溶蚀过程中的材料力学、渗透特性，为大型水利工程如高坝(混凝土重力坝、拱坝、面板堆石坝)、通航建筑物及以及引调水工程的长期服役安全提供指导。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，以及单个溶蚀室造价高，难以同时开展多组渗透溶蚀试验的问题，提供一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置及方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，包括空气压缩机、压力储气罐、渗透压力伺服控制系统、压力储液罐和溶蚀装置；所述空气压缩机所压缩的空气存储在压力空气罐中，所述压力储气罐通过管路与渗透压力伺服控制系统连接，所述渗透压力伺服控制系统通过管路与压力储液罐连接，所述压力储液罐通过管路与多个并联的溶蚀装置连接；所述溶蚀装置包括上部的渗压管、中间的溶蚀室和下部的出液室三部分，所述溶蚀室用于装填的灰岩地基夹层试件。
[0006]进一步优选的结构，所述压力储气罐通过空压机电源开关控制开闭，所述压力储气罐与渗透压力伺服控制系统之间的管路上设有压力储气罐气压表和压力储气罐阀门；所述渗透压力伺服控制系统与压力储液罐之间的管路上设有压力储液罐阀门。
[0007]进一步优选的结构，所述渗透压力伺服控制系统包括设于管路上的单向阀、电磁阀、接触器和数字式压力控制表，所述接触器设于电磁阀的电磁阀线圈与数字式压力控制表之间，所述数字式压力控制表通过设置最大压力和最小压力值来实现控制渗透压力在所
需要的范围内。当压力小于设置压力的下限时，数字式压力控制表输出信号给接触器，打开电磁阀，来给装置补充压力，当压力超过设置压力的上限时，数字式压力控制表输出信号关闭电磁阀，压力控制精度为1kPa，调节范围为0～1.0MPa，可根据需要选配数字式压力控制表量程。
[0008]所述电磁阀为常闭电磁阀，通体采用304不锈钢材质，一体式隔磁管，反应更加灵敏。
[0009]所述接触器为通用型9A 220V交流接触器，主触点为三相常开就，辅助触点可接控制信号。
[0010]所述单向阀为304不锈钢内丝单向阀，阀门两端接快速插头，开启压力为1.2kg，适用于450℃以下温度。
[0011]进一步优选的结构，所述压力储液罐罐体包括罐体，采用304不锈钢制成，可承受弱酸性或碱性溶液侵蚀作用，溶液隔膜固定在所述罐体中部，并拧紧螺栓来密封，为防止在试验过程中溶液进入渗压伺服控制系统管路，设置了溶液隔膜，所述罐体由溶液隔膜分为两部分，上部通压力气体，下部为侵蚀溶液，罐体顶部设置有排气阀、精密压力调节阀、通气接口和压力表。压力储液罐的总体积为20L，单次最多渗透体积为10L，可根据需要选配更大体积的压力储液罐，如40L、80L、120L等。
[0012]进一步优选的结构，所述压力储液罐上方设有顶部盖板，所述顶部盖板下表面设有凹槽，密封条粘在凹槽中间，所述压力储液罐的筒体嵌入顶部盖板的凹槽内，通过储液罐密封螺栓和密封螺栓基座配合将所述压力储液罐顶部密封，所述密封螺栓基座固定于所述压力储液罐筒体外壁，所述储液罐密封螺栓穿过顶部盖板后旋入密封螺栓基座内。
[0013]进一步优选的结构，所述压力储液罐底部设有排液阀门、排液管道和储液罐支架；所述压力储液罐外壁下部设有用于与溶蚀装置连通的储液罐溶蚀室管道，所述储液罐溶蚀室管道上设有出液阀门。
[0014]进一步优选的结构，所述溶蚀室外部从内至外依次设有内防水密封胶、外防水密封胶和PVC保护管。
[0015]进一步优选的结构，所述渗压管与溶蚀室之间通过第一密封结构密封，所述溶蚀室与出液室之间通过第二密封结构密封；所述第一密封结构包括渗压管底部设置的渗压室法兰、溶蚀室顶部设置的溶蚀室顶部法兰、设于渗压室法兰与溶蚀室顶部法兰之间的溶蚀室密封垫片，所述渗压室法兰、溶蚀室密封垫片和溶蚀室顶部法兰通过密封螺栓、密封螺栓垫片和密封螺母固定；所述第二密封结构包括溶蚀室底部设置的溶蚀室底部法兰、出液室顶部设置的出液室法兰、设于溶蚀室底部法兰与出液室法兰之间的溶蚀室密封垫片和不锈钢垫片。
[0016]进一步优选的结构，所述渗压管顶部设有渗压管入液口和渗压管排气口；所述出液室底部设有出液室出液口和出液管排气口。
[0017]进一步优选的结构，所述溶蚀室中所装填的灰岩地基夹层试件尺寸为直径50mm，高度100mm的标准圆柱形试件。
[0018]多个并联的所述溶蚀装置通过五通与压力储液罐连接，可一次进行多组试验，所述五通还连接堵头接管和堵头；所述溶蚀装置数量与压力储液罐罐体相匹配，压力储液罐的容积要大于1.5倍的溶蚀装置总容积。
[0019]一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置的方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1：装填试件，首先将灰岩地基夹层试件封装在PVC管中，封装可采用703胶或704胶，待其凝结以后将带有PVC保护管的灰岩地基夹层试件封装在溶蚀室中；
[0021]步骤2：打开空气压缩机，给压力储气罐充气，压力储气罐的气压要大于数字式压力控制表控制气压上限；
[0022]步骤3：关闭压力储液罐阀门，打开压力储气罐阀门，给渗透压力伺服控制系统通电，检验压力储气罐和渗压伺服控制系统的连接管路的气密性，气密性好，进入下一步，若有漏气点，及时处理；
[0023]步骤4：连接储液罐溶蚀室管道，通过对压力储液罐加压来排出管路中的空气，排气后将溶蚀室与管路中的五通接口连接起来，所有的溶蚀室之间采用并联接法；
[0024]步骤5：对压力储液罐开始加压，验证储液罐溶蚀室管道的密封性，密封性好就进行下一步，若有漏液点，及时处理；
[0025]步骤6：重新设置数字式压力控制表，设置进行溶蚀试验的渗透压力下限和上限，打开装置压力储气罐阀门、压力储液罐阀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：包括空气压缩机(1)、压力储气罐(2)、渗透压力伺服控制系统、压力储液罐(15)和溶蚀装置(52)；所述空气压缩机(1)所压缩的空气存储在压力空气罐(2)中，所述压力储气罐(2)通过管路与渗透压力伺服控制系统连接，所述渗透压力伺服控制系统通过管路与压力储液罐(15)连接，所述压力储液罐(15)通过管路与多个并联的溶蚀装置(52)连接；所述溶蚀装置(52)包括上部的渗压管(32)、中间的溶蚀室(39)和下部的出液室(46)三部分，所述溶蚀室(39)用于装填的灰岩地基夹层试件。2.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述压力储气罐(2)通过空压机电源开关(3)控制开闭，所述压力储气罐(2)与渗透压力伺服控制系统之间的管路上设有压力储气罐气压表(4)和压力储气罐阀门(5)；所述渗透压力伺服控制系统与压力储液罐(15)之间的管路上设有压力储液罐阀门(14)。3.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述渗透压力伺服控制系统包括设于管路上的单向阀(7)、电磁阀(9)、接触器(12)和数字式压力控制表(13)，所述接触器(12)设于电磁阀(9)的电磁阀线圈(10)与数字式压力控制表(13)之间，所述数字式压力控制表(13)通过设置最大压力和最小压力值来实现控制渗透压力在所需要的范围内。4.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述压力储液罐罐体(15)包括罐体，溶液隔膜(24)固定在所述罐体中部，所述罐体由溶液隔膜(24)分为两部分，上部通压力气体，下部为侵蚀溶液，罐体顶部设置有排气阀(17)、精密压力调节阀(18)、通气接口(19)和压力表(20)。5.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述压力储液罐(15)上方设有顶部盖板(21)，所述顶部盖板(21)下表面设有凹槽，密封条(22)粘在凹槽中间，所述压力储液罐(15)的筒体嵌入顶部盖板(21)的凹槽内，通过储液罐密封螺栓(16)和密封螺栓基座(23)配合将所述压力储液罐(15)顶部密封，所述密封螺栓基座(23)固定于所述压力储液罐(15)筒体外壁，所述储液罐密封螺栓(16)穿过顶部盖板(21)后旋入密封螺栓基座(23)内。6.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述压力储液罐(15)底部设有排液阀门(27)、排液管道(28)和储液罐支架(29)；所述压力储液罐(15)外壁下部设有用于与溶蚀装置(52)连通的储液罐溶蚀室管道(26)，所述储液罐溶蚀室管道(26)上设有出液阀门(25)。7.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述溶蚀室(39)外部从内至外依次设有内防水密封胶(41)、外防水密封胶(40)和PVC保护管(42)。8.根据权利要求1所述的一种模拟灰岩地基夹层渗透溶蚀装置，其特征在于：所述渗压管(32)与溶蚀室(39)之间通过第一密封结构密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开来，汪亚超，王小威，段伟，湛伟杰，胥胜洪，左邦祥，吴扬，孙旸，
申请(专利权)人：贵州乌江水电开发有限责任公司构皮滩电站建设公司，
类型：发明
国别省市：