[發明專利]電化學改變軟巖膨脹性的試驗裝置

有效

• 申請號: 200910073780.1
• 申請日: 2009-02-13
• 公開（公告）號: CN101487837A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 柴肇云;康天合;王東;韓文梅
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01B7/16
• 代理公司: 山西五維專利事務所（有限公司）
• 代理人: 李印貴

技術領域

本發明涉及一種軟巖電化學改性的試驗裝置，尤其涉及一種電化學改變軟 巖膨脹性的試驗裝置。

背景技術

礦產資源開發和巖土工程建設中，經常會遇到一種不良巖體-軟巖，這種 巖體往往含有大量黏土礦物，通常為蒙脫石族、伊利石族和高嶺石族等三大類， 在這三類中又以蒙脫石族的性能最差，它是一種物理化學性質極端活潑的物 質，極易吸水膨脹，產生膨脹應力使處于這類巖層中的巷道和硐室產生大變形； 且吸水后巖石強度迅速降低甚至泥化，導致巖體失穩而坍塌，造成安全事故， 危及人身安全。

目前，常用的軟巖工程穩定性控制途徑與方法多為砌碹、金屬支架等被動 支護和錨固，且針對不同的地質條件環境，發展出以內注漿錨桿為核心的錨注 支護體系，螺紋鋼錨桿-金屬網-鋼筋焊接梯子梁-錨索-槽鋼等聯合錨固體系， 軟巖巷道強殼體支護體系，預留剛柔層控制方法以及U型鋼支架結構補償技術 控制措施等支護加固形式。但上述支護加固方法只是從力的平衡角度來進行加 固的，并未從改善軟巖本身的力學特性和物理化學角度來解決問題，不能有效 的防止水對軟巖的侵蝕作用，因此，采用上述方法加固的軟巖工程往往只能維 持一段時間，需要經常返修，返修量和費用很大。

發明專利(CN101319612A)公開了一種軟巖的電化學加固方法，其基本原 理是采用人工方法對軟巖施加直流電場，在電場作用下軟巖內部帶電離子發生 定向移動，從而使軟巖的物質成分和結構發生改變，吸水膨脹性降低，強度提 高，產生不可逆轉的固化。但由于對軟巖吸水膨脹性、電化學加固效果以及實 際施工過程中所需電流、電壓、電解液、加電時機和加電時間等參數認識不清， 造成施工的盲目性，使得該方法在工程實踐中難以推廣應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種可以測試不同電解液和電 場作用下軟巖的膨脹性能，形成不同條件下軟巖的膨脹特征曲線，通過對比這 些曲線得出不同電解液、電場作用下軟巖的膨脹性差異，用以解讀電化學方法 對軟巖膨脹性的抑制作用，為軟巖電化學加固的工程實踐提供基礎的試驗數 據。并且結構簡單、操作方便，測試數據自動化采集，準確快捷的電化學改變 軟巖膨脹性的試驗裝置。

本發明的技術方案是：

電化學改變軟巖膨脹性的試驗裝置，其特征在于：包括樣品室、電解槽1、 網狀隔離層4、位移傳感器8、電解槽頂蓋9、電極14、電源15、前置器16、 數據采集器17和輸出設備18；所述的電解槽下部外側留有進液口11，進液口 上設有控制閥12，電解槽9頂蓋裝在電解槽1上部；所述的樣品室由置于電 解槽1中的多孔板2、多孔活塞5、裝樣環6與裝樣環頂蓋7組成，所述的多 孔板2置于巖樣13底部，多孔板的外緣與裝樣環6內壁之間動接觸并密封配 合，多孔活塞5的尺寸與所述的裝樣環6尺寸相配合；所述的多孔板2的頂部 與巖樣13及多孔活塞5的底部與巖樣13之間各鋪設網狀隔離層4，網狀隔離 層4與巖樣13接觸部位分別設置正負兩電極14，正負兩電極各自通過導線連 接電源15；所述的多孔活塞置于巖樣頂部，活塞桿穿過裝樣環頂蓋的孔與位 移傳感器相接觸，所述的位移傳感器通過固定螺栓10固定在電解槽頂蓋9上， 通過導線連接前置器16，前置器16通過導線連接數據采集器17及輸出設備 18。

本發明的突出的實質性特點和顯著的效果是：通過該裝置能夠確定軟巖的 吸水膨脹性、電化學改性效果以及針對具體的軟巖電化學加固工程實踐提供所 需的工藝參數，從而使電化學加固方法在軟巖工程中的推廣應用成為可能。

本發明結構簡單、性能可靠、操作方便，測試數據自動化采集，準確快捷， 具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1為電化學改變軟巖膨脹性試驗裝置的結構示意圖，

圖中：電解槽1，多孔板2，電解液3，網狀隔離層4，多孔活塞5，裝樣 環6，裝樣環頂蓋7，位移傳感器8，電解槽頂蓋9，固定螺栓10，進液口11， 控制閥12，巖樣13，電極14，電源15，前置器16，數據采集器17和輸出設 備18。

具體實施方式