一种基于诱导碳酸钙沉技术的淀裂隙岩体阻渗实验系统

摘要

本发明公开了一种基于诱导碳酸钙沉技术的淀裂隙岩体阻渗实验系统，包括沉淀反应装置、蠕动泵及反应液存储箱；所述沉淀反应装置包括设置于底座上的支架，支架左右两边均固定一个岩石试样，两个岩石试样中间对应位置设置有注水孔，岩石试样固定在支架上后，两个岩石试样相互靠近，注水孔通过水管与反应液存储箱连通，沉淀反应装置外的水管上设置有流量计和蠕动泵；本发明通过两块设有注水孔的岩石试样来模拟动水条件下，钻孔持续注水的工况下诱导碳酸钙沉淀的情况，通过水管中的流量的大小来判断碳酸钙沉淀对裂隙渗透性的削弱效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于诱导碳酸钙沉技术的淀裂隙岩体阻渗实验系统。

背景技术

诱导碳酸钙沉淀法，机理简单，快速高效，容易控制，环境耐候性好，在土体中的应用得到了一定程度的发展。目前的研究诱导碳酸钙沉技术集中在调整诱导碳酸钙沉的参数来促进诱导碳酸钙沉淀的水平。

申请号为201821293734.3的发明专利“一种负压环境下微生物诱导碳酸钙沉淀固化砂土的试验装置”采用调整气压大小来提高促微生物诱导碳酸钙沉淀的水平，其需要进行应力测试来评估固砂的效果，实验周期较长，过程繁琐。

申请号：201910105431.7的发明专利“一种用于微生物固化土体的试验装置及其试验方法”研究了通过真空冷冻干燥条件来提高促微生物诱导碳酸钙沉淀的水平，其最终结果评价需要进行抗压实验测定，同样测试繁琐。

另外现有的研究方法不能对动水条件下，钻孔持续注水的工况下诱导碳酸钙沉淀的情况进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中诱导碳酸钙沉技术的研究方法不能全面的反映动水条件下，钻孔持续注水的工况下诱导碳酸钙沉淀的情况，而且对沉淀水平的评价需要进行繁琐的抗压实验或者应力实验的缺陷，提供一种基于诱导碳酸钙沉技术的淀裂隙岩体阻渗实验系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种基于诱导碳酸钙沉技术的淀裂隙岩体阻渗实验系统，包括沉淀反应装置、蠕动泵及反应液存储箱；

所述沉淀反应装置包括设置于底座上的支架，支架左右两边均固定一个岩石试样，两个岩石试样中间对应位置设置有注水孔，岩石试样固定在支架上后，两个岩石试样相互靠近，注水孔通过水管与反应液存储箱连通，沉淀反应装置外的水管上设置有流量计和蠕动泵；流量计监测导管中的水的流量。

支架可以由左右两半拼接而成，支架两边在固定好岩石试样后用螺丝进行拼接固定。

水管中的水压为0～0.2Mpa，支架两边在固定好岩石试样后用螺丝进行拼接固定。

进一步的，反应液存储箱内的反应液包括有氯化钙、尿素、和大豆脲酶的混合液，浓度别为：0.3～2mol/L、0.3～2mol/L和30～300g/L。另外大豆脲酶还可以替换为洋刀豆脲酶或巴氏芽孢八叠球菌等其他可以诱导碳酸钙沉淀的物质。

通过在两个岩石试样之间设置垫片可以模拟不同的裂隙宽度。优先的，垫片的厚度为1～4mm，可模拟隙宽为1～4mm的裂缝。

在岩石试样表面贴附细沙用以模拟不同的裂隙粗糙度。用不同粒径的细沙，进行贴附，在岩石表面均匀涂上胶水，将细沙均匀洒在表面。利用超景深显微镜对贴附后的粗糙度进行测量。

实验中，对支架上部及两侧采用密封条进行密封，以防止反应液的溢出。

进一步的，底座内设置有反应液回收箱，注入岩石试样注水孔的反应液通过导水孔汇集于反应液回收箱内。

进一步的，反应液回收箱通过水管与反应液存储箱连通。

本发明通过两块设有注水孔的岩石试样来模拟动水条件下，钻孔持续注水的工况下诱导碳酸钙沉淀的情况，通过水管中的流量的大小来判断碳酸钙沉淀对裂隙渗透性的削弱效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2为实施例中的岩石试样的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

一种基于诱导碳酸钙沉技术的淀裂隙岩体阻渗实验系统，包括沉淀反应装置、蠕动泵6及反应液存储箱5；

所述沉淀反应装置包括设置于底座8上的支架1，支架1左右两边均固定一个岩石试样2，两个岩石试样2中间对应位置设置有注水孔3，岩石试样3固定在支架1上后，两个岩石试样2相互靠近，注水孔3通过水管4与反应液存储箱5连通，沉淀反应装置外的水管4上设置有流量计10和蠕动泵6；注水孔3的直径为1cm左右。

支架1外侧尺寸(长、宽、高)分别为：50cm、6cm、50cm，内侧尺寸(长、宽、高)分别为：40cm、5cm、40cm，试样的尺寸(长、宽、高)分别为：40cm、5cm、40cm，支架1上设置有固定孔12，固定孔12用于两侧支架的拼接固定，可以在固定孔上加装固定件来将左右两半支架牢牢固定。

支架1由对称的左右两半拼接而成，拼接后通过固定螺丝7固定，每半支架的内侧四角均设置有L型的岩石固定板，岩石试样安装后夹在四个L型岩石固定板之间，将岩石牢牢固定住。底座8的尺寸(长、宽、高)：60cm、15cm、20cm，在高为10cm处具有一个夹层，夹层中间处具有一个导水孔15。将反应液回收箱至于夹层，定制水箱尺寸为40cm、5cm、15cm，在水箱底部中间位置设置有导水孔可与夹层导水孔相连接。支架与底座通过螺丝连接；

注入岩石试样注水孔的反应液汇集于反应液回收箱11内。反应液回收箱通过水管与反应液存储箱连通。将其中一个岩石试样四个角贴上长为3cm厚度为1mm的正方形垫片14，贴有垫片的一面朝向另一个岩石试样，从而模拟1cm宽的裂隙。在岩石试样表面贴附细沙用以模拟不同的裂隙粗糙度。岩石试样表面分别不粘贴细沙、粘贴粒径为1mm、1.5mm的细沙来观察流量计的变化。

对支架上部及两侧采用密封条进行密封。

通过蠕动泵以不同的定压力从反应液存储箱中抽出反应液持续的流入注水孔中，反应液的成分为氯化钙、尿素、和大豆脲酶的混合液，浓度别为：0.8mol/L、0.8mol/L、100g/L。不同的初始流量下，经过23h的持续注入，采用本实施例的淀裂隙岩体阻渗实验系统模拟不同的动水工况下，注水压力、岩石裂隙宽度和裂隙粗糙度下，流量计的变化如下表所示：

由上表可见，本发明的淀裂隙岩体阻渗实验系统流量计的大小可以直接定性的表征碳酸钙沉淀对裂隙渗透性的削弱作用。流量变得越小碳酸钙沉淀对裂隙渗透性的削弱效果越强，反之亦然。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。