一种维持强度的多功能软岩样品养护器

摘要

本发明涉及一种维持强度的多功能软岩样品养护器，该养护器由养护容器、气泡-溶液控制器、真空控制器、恒温恒湿控制器组成。其主要优点在于能能够实现泥质软岩样品及其贴传感器后得到强度维持的有效养护，以及在同一台设备上实现贴传感器、真空、恒温恒湿等不同条件需求的软岩样品批量养护，对于提升软岩试验效率、结果可靠性与进一步扩大试验内容、规模及工程应用等，具有十分重要的科学意义和实际应用价值。

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程试验仪器领域，特别涉及一种维持强度的多功能软岩 样品养护器，适用于在贴传感器、恒温恒湿、真空等不同条件下维持软岩样品 强度并进行长时间养护。

背景技术

软岩遇水软化是国际工程地质学科领域的前沿课题之一。其软化试验研究 是其中的重点和难点，是许多重大工程灾变机制研究与控制的基础，已经成为 学术界与工程界共同关注的焦点。目前，通过实验在其软化机制、变形破坏的 力学效应及其模型方面已经开展了较多工作，初步形成了岩石软化研究的基本 试验框架。其中，软岩的钻孔采集、切磨制样等是试验开展前提保证，且均需 用水降温而导致样品逐渐软化破坏，难以维持强度。特别是，制作好的软岩样 品常需贴传感器以进行量测，而传感器完全固定于样品上，至少需24个小时才 可使粘胶与空气充分反应而发挥作用，无法立即开展实验，对刚刚浸水的软岩 样品的强度维持与养护提出了更高的要求。但是，目前针对含砂较多的软岩常 采用恒温恒湿或真空两种条件养护，样品养护合格率未到50％，而对于含砂较少 的泥质软岩样品的养护合格率几乎为0，且尚未见到合理有效的方法，大大降低 了试验效率、结果的可靠性，严重制约了软岩试验的开展。因此，根据盐溶液 抑制软岩软化原理，设计研制一种维持强度的多功能软岩样品养护器，重点针 对贴传感器的泥质软岩的养护，兼顾砂岩养护的真空与恒温恒湿条件，解决软 岩样品有效养护仪器欠缺的问题，对于提升试验效率、结果可靠性与进一步扩 大试验内容、规模及工程应用等，具有十分重要的科学意义和实际应用价值。

发明内容

本发明的目是，针对现有软岩样品有效养护仪器欠缺的问题，提供一种能 够在贴传感器、恒温恒湿、真空等不同条件下维持软岩样品强度并进行长时间 养护的仪器。

本发明涉及的一种维持强度的多功能软岩样品养护器，由养护容器、气泡- 溶液控制器、真空控制器、恒温恒湿控制器组成。

1、养护容器

养护容器由高强透明容器、容器支撑底托、容器密封盖、溶液进口、溶液 出口、盐溶液不锈钢密筛等组成，可为在贴传感器、恒温恒湿、真空等不同条 件下维持软岩样品强度并进行长时间养护提供密闭环境，实现软岩样品养护期 间不同条件的调节。

2、气泡-溶液控制器

气泡-溶液控制器由抽气机、通气管、软岩样品放置结构、加调节盐入口等 组成，充分利用盐溶液对软岩软化抑制作用的原理，可实现将软岩样品放在软 化抑制的盐溶液中以维持强度，实现样品周围包裹气泡以保证传感器粘胶与空 气充分反应而发挥作用，从而使泥质软岩样品及其贴传感器后得到有效的养护。

3、真空控制器

真空控制器由真空泵、抽气控制阀等组成，可实现将软岩样品放在真空环 境中，实现样品在真空条件下的养护。

4、恒温恒湿控制器

恒温恒湿控制器由恒温恒湿制控机、温度控制探针、导热棒、湿度控制探 针等组成，可实现将软岩样品放在恒温恒湿环境中，实现样品在恒温恒湿条件 下的养护。

本发明具有以下优点：

1、能够实现泥质软岩样品及其贴传感器后得到强度维持的有效养护。

2、能够在同一台设备上实现贴传感器、真空、恒温恒湿等不同条件需求的 软岩样品批量养护。

3、本养护器成本低、稳定性高、效率高、结构简单、清洗便捷、操作方便， 对试验测试人员没有很强的技术要求。

附图说明

图1是本发明的整体组成结构示意图，图2是软岩样品放置结构示意图。

其中：

A.养护容器：A1.高强透明容器；A2.容器支撑底托；A3.容器密封盖；A4. 溶液进口；A5.溶液出口。

B.盐溶液不锈钢密筛。

C.气泡-溶液控制器：C1.抽气机；C2.通气管；C3.软岩样品放置结构：C3-1. 盐溶液不锈钢通气板，C3-2.岩样周密集出气孔，C3-3.岩样放置的盐溶液不锈 钢丝，C3-4.通气管与盐溶液不锈钢通气板接口，C3-5.导热棒插口；C4.加调节 盐入口。

D.真空控制器：D1.真空泵；D2.抽气控制阀。

E.恒温恒湿控制器：E1.恒温恒湿制控机；E2.温度控制探针；E3.导热棒； E4.湿度控制探针。

F.软化抑制的盐溶液。

G.软化抑制的岩渣溶液。

H.软岩样品。

图3是具体试验实施方式流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明：

1.养护容器

A1.高强透明容器、A2.容器支撑底托与A3.容器密封盖一次铸模加工成型， 并在A3.容器密封盖表面喷涂防腐材料；在A1.高强透明容器两侧分别设置A4. 溶液进口与A5.溶液出口；在A3.容器密封盖分别设置C.气泡-溶液控制器、D. 真空控制器、E.恒温恒湿控制器等及其相关部件的接口；将A2.容器支撑底托布 置在A1.高强透明容器底部以支撑试验过程中所产生的重量；将A3.容器密封盖 放置在A1.高强透明容器上部以提供不同条件试验的操作平台及其密封作用。养 护过程中，A.养护容器为不同条件试验提供试验空间。

2.气泡-溶液控制器

C1.抽气机与C2.通气管连接并安装在A3.容器密封盖上，C2.通气管连接C3. 软岩样品放置结构，去掉A3.容器密封盖上的D.真空控制器与E.恒温恒湿控制 器，形成完整的C.气泡-溶液控制器，整个控制器均为便捷装卸式。泥质软岩样 品及其贴传感器后得到强度维持的有效养护过程中，首先在A.养护容器注入一 定量的G.软化抑制的岩渣溶液，以保证H.软岩样品放置后溶液中的软岩离子处 于饱和状态从而抑制软化发生；将B.盐溶液不锈钢密筛固定于G.软化抑制的岩 渣溶液表面上部，以保证只有G.软化抑制的岩渣溶液可透过B.盐溶液不锈钢密 筛，防止岩渣漂浮干扰养护；接着，在B.盐溶液不锈钢密筛上部一定距离(根 据需要确定)固定C3.软岩样品放置结构，将H.软岩样品放置在C3-3.岩样放置 的盐溶液不锈钢丝上；然后，将C2.通气管通过C3-4.通气管与盐溶液不锈钢通 气板接口连接C3-1.盐溶液不锈钢通气板；通过A4.溶液进口加入F.软化抑制的 盐溶液，以进一步平衡软岩样品离子浓度及其状态从而抑制软化发生；连接C1. 抽气机与C2.通气管；在A1.高强透明容器上盖上A3.容器密封盖；最后，启动 C1.抽气机，使气泡由C3-2.岩样周密集出气孔放出，开始软岩样品养护；同时， 可同构C4.加调节盐入口加入所需盐，以控制盐溶液的浓度。这样，就可实现将 软岩样品放在软化抑制的盐溶液中以维持强度，实现样品周围包裹气泡以保证 传感器粘胶与空气充分反应而发挥作用，从而使泥质软岩样品及其贴传感器后 得到有效的养护。养护结束后，将C.气泡-溶液控制器拆卸并取出，取出B.盐 溶液不锈钢密筛，通过A5.溶液出口清掉F.软化抑制的盐溶液，倒掉G.软化抑 制的岩渣溶液，保证A.养护容器的清净，以为下次养护做好准备。

3.真空控制器

D1.真空泵与D2.抽气控制阀连接并安装在A3.容器密封盖上，去掉A3.容器 密封盖上的C.气泡-溶液控制器与E.恒温恒湿控制器，密封其A3.容器密封盖上 的其它接口，形成完整的D.真空控制器。真空条件下软岩样品养护过程中，首 先，在A.养护容器中固定C3.软岩样品放置结构；接着，将H.软岩样品放置在 C3-3.岩样放置的盐溶液不锈钢丝上；然后，去掉A3.容器密封盖上的C.气泡- 溶液控制器与E.恒温恒湿控制器，密封其A3.容器密封盖上的其它接口；最后， 启动D.真空控制器，开始软岩样品真空条件下的养护。

4.恒温恒湿控制器

E1.恒温恒湿制控机与E2.温度控制探针、E3.导热棒、E4.湿度控制探针连 接并安装在A3.容器密封盖上，去掉A3.容器密封盖上的C.气泡-溶液控制器与 D.真空控制器，密封其A3.容器密封盖上的其它接口，形成完整的E.恒温恒湿 控制器。恒温恒湿条件下软岩样品养护过程中，首先，在A.养护容器中固定C3. 软岩样品放置结构；接着，将H.软岩样品放置在C3-3.岩样放置的盐溶液不锈 钢丝上；然后，去掉A3.容器密封盖上的C.气泡-溶液控制器与E.恒温恒湿控制 器，密封其A3.容器密封盖上的其它接口；E3.导热棒穿过C3-5.导热棒插口； 最后，启动E.恒温恒湿控制器，开始软岩样品恒温恒湿条件下的养护；同时可 根据E2.温度控制探针与E4.湿度控制探针，通过E1.恒温恒湿制控机调整A.养 护容器内的温度与湿度。

5.集成上述A.养护容器、C.气泡-溶液控制器、D.真空控制器、E.恒温恒 湿控制器等，形成一种维持强度的多功能软岩样品养护器，从而能够在同一台 设备上实现贴传感器、真空、恒温恒湿等不同条件需求的软岩样品批量养护。