一种模拟水流对岩石的冲刷作用及风化作用的装置

摘要

一种模拟水流对岩石的冲刷作用及风化作用的装置包括控制仓、试验仓,控制仓一端与试验仓一端相接触，所述试验仓内设冲刷室,所述的控制仓内设增压水泵、水流加热器、鼓风机,冲刷室一端与设在控制仓内的第一管道相连通,第一管道上设有至少二个分支,其中一个分支连接增压水泵,另一个分支连接鼓风机,冲刷室另一端通过第二管道与第一管道连通;所述的水流加热器设在第一管道内,第二管道将第一管道与冲刷室另一端连通。本发明的优点是,可综合考虑水流流速、流水水温、不同风速、不同温度风速等因素交互作用对岩样产生的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型实验设备，可在实验室室内环境中人工模拟自然条件下水流对岩石的冲刷作用。

技术背景

在现有的对岩石性质的研究中，集中在水流流速、流动水水温、风化作用、水流对岩石冲刷面积等因素对于岩石的影响的相关试验研究设备还比较少，使得对岩石的研究很难定性甚至定量的研究以上各种因素对岩石的影响。本装置的设计可以较为直观的模拟在自然状况下，水流对岩石的冲刷作用，并且通过水流冲刷作用对岩石特定表面的侵蚀磨损状况，对冲刷作用展开量化研究，进而分析评价岩石的物理性质及力学特征。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种仪器能够模拟自然条件下水流的冲刷、干湿循环作用对岩石的形状、外形及力学性质的影响,本发明的另一个目地在于,提供一个可以模拟水流冲击物冲撞试验岩石的试验。

本发明的目的是这样实现的:一种模拟水流对岩石的冲刷作用及风化作用的装置包括控制仓、试验仓,控制仓一端与试验仓一端相接触，所述试验仓内设冲刷室,所述的控制仓内设增压水泵、水流加热器、鼓风机,冲刷室一端与设在控制仓内的第一管道相连通,第一管道上设有至少二个分支,其中一个分支连接增压水泵,另一个分支连接鼓风机,冲刷室另一端通过第二管道与第一管道连通;

所述的水流加热器设在第一管道内,第二管道将第一管道与冲刷室另一端连通。

进一步讲,冲刷室包括岩石固定面、及与所述岩石固定面对应的弧形面,岩石固定面为平面;

所述岩石固定面上设有岩石固定孔,及套在岩石固定孔上的密封套。

进一步讲,试验仓内设有至少二种颜色的闪光灯,及照相设备,闪光灯与照相设备分设在冲刷室一侧。

进一步讲,一种模拟水流对岩石的冲刷作用及风化作用的装置还包括设在第二管道上的进料装置,进料装置包括进料仓、及与进料仓连通进料管,进料管一端与第二管道连通、另一端与气体加压装置连通。

还可以,第二管道内设有弹性板,弹性板与进料管对应。

本发明的优点在于,本装置实现水流冲刷对岩石的影响，增压水泵提供压强使得供水装置将水压入冲刷室内，并在冲刷室中形成稳定的水流,形成对冲刷室内岩石样品的冲刷;鼓风机,在水流中断间隙向冲刷室内吹入气体,对冲刷室内的岩石样品表面进行吹风干燥(干湿循环)，水流加热器可在水流通过时使水流快速增温并稳定在预设水温。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1为本发明结构示意图。

如图2为冲刷室结构示意图。

如图3为试验仓优选结构示意图。

如图4为进料装置结构示意图。

如图5为第二管的优选结构示意图。

如图，控制仓1、试验仓2、增压水泵3、水流加热器4、鼓风机5、冲刷室6、岩石固定面7、岩石固定孔8、密封套9、闪光灯10、照相设备11、进料装置12、进料仓13、进料管14、弹性板15。

具体实施方式

参见图1，一种模拟水流对岩石的冲刷作用及风化作用的装置包括控制仓1、试验仓2,控制仓1一端与试验仓2一端相接触，试验仓2内设冲刷室6,控制仓1内设增压水泵3、水流加热器4、鼓风机5,冲刷室6一端与设在控制仓1内的第一管道相连通,第一管道上设有至少二个分支,其中一个分支连接增压水泵3,另一个分支连接鼓风机5,冲刷室另一端通过第二管道与第一管道连通;

水流加热器4设在第一管道内,第二管道将第一管道与冲刷室6另一端连通;

如图2中,冲刷室6包括岩石固定面7、及与岩石固定面7对应的弧形面8,岩石固定面7为平面;

岩石固定面7上设有岩石固定孔8,及套在岩石固定孔8上的密封套9。

如图3中,试验仓2内设有至少二种颜色的闪光灯10、及照相设备11,闪光灯10与照相设备分设在冲刷室6一侧,优选的闪光灯10包括红、白二种颜色,工作时,红\白二色交替闪烁,照相设备11在闪光灯10亮起时分别照相,形成红色闪光时的照片A1…至An,另外形成白色闪光时的照片B1…Bn,分析水流的冲刷、干湿循环对岩石表面作用时,可以通过照片上的色差变化形成连续的试验数据,通过红色背景的A1…至An/白色背景的B1…Bn,可以去除试验仓2光影变化的对试验数据的影响。

一种模拟水流对岩石的冲刷作用及风化作用的装置还包括设在第二管道上的进料装置12,如图4中,进料装置12包括进料仓13、及与进料仓13连通进料管14,进料管14一端与第二管道连通、另一端与气体加压装置连通;优选的,如图5中,第二管道内设有弹性板15,弹性板15与进料管14对应,气体加压装置将高压气体压入进料管14,进料仓13内装的模拟随水流一起流起的冲击物,可以是岩石或是泥沙等,气体加压装置给模拟物一个初速度,并通过弹性板15的反弹,使模拟物能以较快的速度冲入冲刷室6,对冲刷室6内的岩石表面的影响。

在单纯进行流水冲刷模拟试验时打开增压水泵3，并关闭水流加热器4和鼓风机5，此时可模拟流水流速对岩样表面的冲刷作用。在考虑水温和水流流速对岩样的冲刷作用时，可打开水流加热器4和增压水泵3，关闭鼓风机5。在考虑风速对岩样的风化作用时，关闭增压水泵3和水流加热器4，打开鼓风机13，该装置可以考虑到水流流速、流水水温、不同风速、不同温度风速等因素交互作用对岩样产生的影响，这样我们就可以在实验室的室内环境里模拟自然环境下的水流及风化作用对岩石产生的影响，从而实现室内研究的目的。

本发明的有益效果是,1)可综合考虑水流流速、流水水温、不同风速、不同温度风速等因素交互作用对岩样产生的影响。

2)水流对岩样下表面产生的冲刷作用理论上会使岩样下表面产生凹陷的侵蚀，在试验后可以将岩样取出,通过游标卡尺对岩样下表面的凹陷尺寸的测量，即可得到精确的试验数据，从而将水流冲刷作用通过试验数据量化,并可以与照相设备照相形成的数据形成对比,从而实现更精确的数据分析。

3)试验对岩样的规格要求与现行规范一致，无需单独特质岩样。

4)在相同的水流位移测量点处均设置有两个并列的岩样试验点，如此可在相同流速下同时进行两组试验，若对岩样与水流接触面处使用特殊防水耐磨耐侵蚀的材料进行不同面积的处理，还可同时考虑岩样不同接触面积的水流冲刷作用。