[發(fā)明專利]一種可調(diào)節(jié)裂隙隙寬的溶質(zhì)運移的監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011574398.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112611683B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆永帥;錢家忠;閆亞景;馬雷
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學;華北水利水電大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N33/24
• 代理公司: 鄭州明華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41162
• 代理人: 高麗華

本發(fā)明公開了一種可調(diào)節(jié)裂隙隙寬的溶質(zhì)運移的監(jiān)測裝置，包括位于高水位的供水裝置、裂隙裝置和低水位的排水裝置；所述裂隙裝置包括底板、固定在底板上的固定裂隙板、密封板、上部的調(diào)節(jié)裂隙板、用于調(diào)節(jié)隙寬的調(diào)節(jié)螺桿、壓緊裝置和用于檢測溶質(zhì)特性的檢測片；調(diào)節(jié)螺桿貫穿固定裂隙板和底板并在底部的外漏端設(shè)置有調(diào)節(jié)端頭，其上端支撐在調(diào)節(jié)裂隙板的底部，使所述調(diào)節(jié)裂隙板間隔設(shè)置在固定裂隙板的上部，能實時監(jiān)測水流試驗及溶質(zhì)運移試驗溫度、電導率，應(yīng)力值，所測值均為瞬時值，同時結(jié)合排水裝置所測溫度值和電導率值，校正所測數(shù)據(jù)準確性，設(shè)計合理，具有較廣的推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)節(jié)裂隙隙寬的溶質(zhì)運移的監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

當前大規(guī)模人類工程活動如煤炭開采、隧道開鑿、核廢料地質(zhì)處置、CO₂地質(zhì)封存以及頁巖氣開發(fā)等給基巖地下水環(huán)境造成嚴重的影響并可能導致災(zāi)難性后果。并且裂隙巖體具有典型的非均質(zhì)性及多尺度性，地下水常表現(xiàn)為non-Darcy流和non-Fickian運移，量化該類介質(zhì)中水流和溶質(zhì)運移是水文地質(zhì)界所面臨的挑戰(zhàn)性難題之一。

傳統(tǒng)上主要利用取樣揭露裂隙溶質(zhì)運移特征，但是取樣過程中很容易擾動裂隙中溶質(zhì)，破壞溶質(zhì)運移過程，致使不能準確評價裂隙水流和溶質(zhì)運移。因此，研發(fā)適用于裂隙溶質(zhì)運移過程監(jiān)測設(shè)備裝置，獲取溶質(zhì)運移快速、無損監(jiān)測方法，為開展基巖裂隙水及溶質(zhì)運移機理與模型研究提供新的思路。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有設(shè)備存在的缺陷和問題，本發(fā)明提供一種可調(diào)節(jié)裂隙隙寬的溶質(zhì)運移的監(jiān)測裝置，有效的解決了現(xiàn)有設(shè)備中存在的裂隙隙寬調(diào)節(jié)不便，功能單一，模擬裂隙內(nèi)的溶質(zhì)流動的真實度差，模擬裂隙的范圍有限的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是：一種可調(diào)節(jié)裂隙隙寬的溶質(zhì)運移的監(jiān)測裝置，包括位于高水位的供水裝置、裂隙裝置和低水位的排水裝置；所述裂隙裝置包括底板、固定在底板上的固定裂隙板、密封板、上部的調(diào)節(jié)裂隙板、用于調(diào)節(jié)隙寬的調(diào)節(jié)螺桿、壓緊裝置和用于監(jiān)測溶質(zhì)運移的傳感器；調(diào)節(jié)螺桿貫穿固定裂隙板和底板并在底部的外漏端設(shè)置有調(diào)節(jié)端頭，其上端支撐在調(diào)節(jié)裂隙板的底部，使所述調(diào)節(jié)裂隙板間隔設(shè)置在固定裂隙板的上部，從而在調(diào)節(jié)裂隙板和固定裂隙板之間形成裂隙；位于兩側(cè)的密封板內(nèi)側(cè)與固定裂隙板和調(diào)節(jié)裂隙板密封之間分別對應(yīng)設(shè)置有固定密封層和可調(diào)密封層，使裂隙的兩側(cè)密封、兩端開口，裂隙的供水端設(shè)置有與供水裝置連通供水槽，裂隙的出水端設(shè)置有與排水裝置連通的排水槽，所述調(diào)節(jié)裂隙板的前端和后端的上側(cè)面分別設(shè)置有與裂隙連通的溶質(zhì)添加口和采樣口；所述壓緊裝置包括橫跨在調(diào)節(jié)裂隙板上部的橫板、固定在底板上的支撐架和沿豎向設(shè)置在橫板上的壓緊螺桿，橫板的兩側(cè)固定在支撐架上，壓緊螺桿螺紋連接在橫板上，其底部經(jīng)壓緊塊壓觸在調(diào)節(jié)裂隙板上，所述固定裂隙板上開有監(jiān)測嵌槽，傳感器密封調(diào)整在監(jiān)測嵌槽內(nèi)，并與固定裂隙板的表面齊平。

進一步的，所述的固定裂隙板的寬度比調(diào)節(jié)裂隙板寬，密封板的下側(cè)設(shè)置有密封槽，固定密封層設(shè)置在密封槽內(nèi)，固定裂隙板的兩側(cè)套裝在密封槽內(nèi)，密封板的底部通過連接螺栓固定在固定裂隙板的兩側(cè)，連接螺栓貫穿固定密封層。

進一步的，所述固定密封層與可調(diào)密封層為一體結(jié)構(gòu)，可調(diào)密封層的上部和下部均固定在密封板上，其中部的背面為形變區(qū)域，形變區(qū)域的背面設(shè)置有密封螺栓，密封螺栓的底部設(shè)置有連續(xù)的調(diào)節(jié)板條，調(diào)節(jié)板條頂觸在形變區(qū)域背面，將形變區(qū)域頂觸在可調(diào)裂隙板的側(cè)面。

進一步的，所述傳感器包括用于監(jiān)測裂隙裝置中溶液溫度的溫度傳感器a、用于監(jiān)測裂隙裝置中溶液應(yīng)力的應(yīng)力片b和用于監(jiān)測裂隙裝置中溶液電導率值的電極鉑片c，所述溫度傳感器a、應(yīng)力片b和電極鉑片c均勻陣列分布在固定裂隙板上，且陣列的每一行和每一列的交叉點上均含有溫度傳感器a、應(yīng)力片b、電極鉑片c；密封板的側(cè)面貫穿有用于監(jiān)測電阻率的電極d，電極d的內(nèi)端深入裂隙中，用于監(jiān)測裂隙裝置中溶液電阻率。