[发明专利]一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于水岩动态反应的技术领域，尤其涉及一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法。

背景技术

地下水与含水介质或隔水层之间的水岩相互作用行为是地下水水化学、地下水中污染物迁移转化、地下水资源合理利用与评价、以及可溶岩岩石力学性能分析的重要研究内容。而流经致密岩石的水的提取和分析是水岩相互作用对地下水水质、污染修复和可溶岩石劣化以及理解地质条件下由于水岩反应所造成的的一些地质环境现象以及基于水岩相互作用的岩石力学性能分析的重要研究内容。

目前，国内外关于水岩相互作用的研究主要涉及到两个方向，一是水文地质方向，二是工程地质和岩土力学的方向，前者主要研究水与岩土介质作用对地下水溶质运移的影响，后者主要集中在水与岩土介质作用对岩土的力学状态、变性特征的影响。但是纵观国内外在水岩相互作用方面的教学研究情况，可以看出，水与致密岩体的动态反应的研究开展的很少，主要原因是因为水与致密岩体的动态反应装置在水文地质和工程地质实验教学中尚未见到。

而在现今的科研中，此项功能主要依靠一些大型设备来完成。但对于教学实验来说费用昂贵，学生的可动手实践性不足。因此，迫切需要开发一套适合教学科研的成本低，可操作性强的致密岩体的水岩动态反应装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置，其特征在于，包括实验水溶液储存箱和致密岩体反应池，所述实验水溶液箱通过进水管与致密岩体反应池相连通，所述致密岩体反应池为圆柱筒体，一侧端盖中心位置设有进水口，进水口连接进水管，另一侧端盖中心位置设有出水口，出水口连接出水管，出水管的出口下方设有收集装置，圆柱形的致密岩体岩样水平放置于致密岩体反应池内部圆柱筒体内。

按上述方案，还包括围岩加压装置，所述的围岩加压装置包括防渗装置和围压水力加压装置；所述防渗装置为紧贴致密岩体反应池内壁设置的氟橡胶套管，所述致密岩体岩样安设于氟橡胶套管内；所述围压水力加压装置为高压手动泵，通过两根管道分别连接致密岩体反应池顶部和底部的两个连接口。

按上述方案，所述的进水管和出水管位于致密岩体反应池内的部分管体的直径与所述致密岩体岩样的直径大小相同，进水管和出水管的内侧端面分别紧贴致密岩体岩样的左右两端面。

按上述方案，所述的进水管上设有进水水力加压装置。

按上述方案，所述的进水水力加压装置为柱塞泵。

按上述方案，所述的进水管上设有流量计。

按上述方案，所述的致密岩体反应池和柱塞泵均连接有压力表。

按上述方案，所述的致密岩体反应池采用不锈钢制成。

按上述方案，所述的致密岩体反应池的两侧端盖与筒体螺纹连接，致密岩体反应池直径为7～13cm，长度为5～15cm；致密岩体岩样为圆柱体，直径为2～4cm，长度为5～15cm。

采用上述一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置的方法，其特征在于，所述的实验水溶液储存箱中的实验水溶液通过进水管流入柱塞泵，通过安设的压力表监控所加压力值，加压后的实验水溶液流出柱塞泵，通过安设的流量计监控水流流量，实验水溶液通过进水管流入致密岩体反应池，水流进入致密岩体岩样，同时通过高压手动泵的管道向致密岩体反应池内加水，为致密岩体岩样定量加压，确保围压高于进水压力，氟橡胶套管在水压作用下紧密包覆致密岩体岩样外表面，向致密岩体岩样外周施加压力，使实验水溶液定向地通过致密岩体岩样的内部孔隙流动，然后通过出水管流出致密岩体反应池，采用收集装置收集与致密岩体岩样内部动态反应后产生的实验水溶液，开展目标指标分析测试，利用地球化学模拟手段反演水岩作用过程及发生机理，最终实现动态条件下水岩相互作用的实验模拟。

本发明的有益效果是：一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法，实现动态条件下地下水与贮存岩体的水岩相互作用的实验模拟，也为水岩动态反应的一些研究提供实验基础，装置成本低，可操作性强，可以在教学实验中广泛使用。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的致密岩体反应池的剖视图。

其中：1.实验水溶液储存箱，2.进水管，3.柱塞泵，4.压力表，5.流量计，6.致密岩体反应池，7.致密岩体岩样，8.氟橡胶套管，9.高压手动泵，10.连接口，11.出水管，12.收集装置。

具体实施方式