用于含水砂樣激發(fā)極化效應測量的多功能測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種在不同因素控制下的含水砂樣的激發(fā)極化效應測試裝置，尤其可以實現(xiàn)動水條件下含水砂樣試樣的激發(fā)極化效應測量。
【背景技術(shù)】
[0002]激發(fā)極化法的原理是根據(jù)巖石、礦石的激發(fā)極化效應來尋找金屬和解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等問題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發(fā)極化法(時間域法)和交流激發(fā)極化法(頻率域法)。在充電和放電過程中，由于電化學作用引起的這種隨時間緩慢變化的附加電場現(xiàn)象，稱為激發(fā)極化效應(IP效應)，激發(fā)極化法是以不同巖礦石的激電效應之差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過觀測和研宄大地激電效應，以探查地下地質(zhì)情況的一種勘探方法。對于地球物理探測而言，水量的探測是一直以來難以解決的難題，近年來有學者嘗試采用激發(fā)極化方法進行水量的探測，取得了一定的進展，但激發(fā)極化用于水量探測的機理仍不清楚，極大的制約了激發(fā)極化探測水量方法的發(fā)展。
[0003]對于激發(fā)極化探測水量機理的研宄，通過含水砂樣的激發(fā)極化效應測試是一種行之有效的研宄方法，而激發(fā)極化效應的測試裝置是關(guān)系到激發(fā)極化效應測量的核心問題，因此，很多研宄者提出了不同的激發(fā)極化效應測試裝置。例如:王宏建、童茂松利用激發(fā)極化確定泥質(zhì)砂巖滲透率的實驗研宄中，選用方形水槽作為實驗裝置，巖芯作為試樣，用夾持器夾持巖芯并將水槽分為左右兩個溶液室，電極直接浸入電解液中，同時電解液與巖芯直接接觸進行試驗；蔣宇冰在巖石激發(fā)極化現(xiàn)象的實驗研宄及理論分析中，選用密封容器，將電極、巖芯試樣密封于容器內(nèi)，通過對試樣進行加壓防止電解液經(jīng)巖芯外滲，通過外設通入電流進行試驗，；李金銘水污染的導電性和激電性與污染濃度變化關(guān)系的幾個實驗結(jié)果中選用長方形有機玻璃槽作為試驗裝置，將電極直接放入玻璃槽中與溶液進行接觸，同時該試驗裝置是針對水污染的相關(guān)參數(shù)進行驗證。從以上幾種研宄激發(fā)極化原理的實驗裝置中可以看出，現(xiàn)有的大部分實驗裝置是針對巖芯進行測試的，而含水砂樣與巖芯有著較大的區(qū)別，由于含水砂樣的滲透系數(shù)大，測試溶液很容易進入砂樣而導致測試結(jié)果不準確，使得用于巖芯測試的裝置不能用于含水砂樣的激發(fā)極化效應測試；另外現(xiàn)有試驗裝置大都較為簡單，操作不便、效率較低，更為重要的是未考慮動水條件下砂樣的激發(fā)極化效應的測試。
[0004]對于本實用新型而言，為實現(xiàn)在多種參數(shù)控制下含水砂樣的激發(fā)極化效應測量，尤其是測量動水條件下砂樣的激發(fā)極化效應并提高試驗效率，激發(fā)極化效應測量裝置面臨如下的難題:
[0005](I)試驗過程中如何保證含水砂樣與測試溶液室隔開，既能保證電流的導通又不使溶液過多流入含水砂樣，從而影響測試結(jié)果；
[0006](2)配置不同的含水量、粘土含量的砂樣時，如何快速的使含水砂樣混合均勻，提高測試結(jié)果的穩(wěn)定性；
[0007](3)如何進行動水條件下實現(xiàn)含水砂樣內(nèi)部水位調(diào)控與定向流動，從而實現(xiàn)動水條件下含水砂樣的激發(fā)極化效應測試?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0008]本實用新型涉及一種在不同因素控制下的含水砂樣的激發(fā)極化效應測試裝置，尤其可以實現(xiàn)動水條件下含水砂樣試樣的激發(fā)極化效應測量。主要是為了解決現(xiàn)有的激發(fā)極化裝置僅能開展巖芯的測試試驗，不能進行動水條件下試樣的測試試驗，且操作不便、效率低下的問題，提供一種在不同礦化度、孔隙度、粘土含量與含水率等多種參數(shù)下試樣的激發(fā)極化效應測量裝置，可以實現(xiàn)巖石試樣與松散砂樣的激發(fā)極化效應測試，重要的可以實現(xiàn)在動水條件下含水砂樣的激發(fā)極化效應測量。
[0009]本實用新型采用以下技術(shù)方案解決其所要解決的技術(shù)問題:
[0010]本實用新型涉及一種在不同礦化度、孔隙度、粘土含量與含水率等多種參數(shù)控制下的含水砂樣的激發(fā)極化效應測試裝置，包括兩個封閉的電解室和一個封閉的試樣室，所述的試樣室位于兩個電解室中間，且電解室與試樣室之間通過一個調(diào)整滲透參數(shù)的滲透板隔離，在所述的電解室內(nèi)安裝有完成含水砂樣的激發(fā)極化效應測試的測試電極系，所述的試樣室在旋轉(zhuǎn)裝置作用下沿水平軸線旋轉(zhuǎn)，進而帶動試樣旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)試樣的自動攪拌；且所述的試樣室和電解室分別與壓力控制裝置相連。
[0011]上述的試樣室和兩個電解室均為圓柱形，三個圓柱均水平設置，且相連圓柱之間通過連接環(huán)連接在一起，且彼此之間通過滲透板隔離，所述的試樣室沿著水平線旋轉(zhuǎn)。
[0012]所述電解室內(nèi)存放飽和溶液，并安裝有測試電極系，測試電極系包括供電電極A、B，測量電極M、N，其中供電電極是由鉛板做成與電解室截面大小相等的圓板，測量電極采用Ag/AgCl參比電極，其中供電電極安裝在電解室外側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，測量電極安裝在電解室內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。
[0013]所述試樣室填充試驗試樣，可以開展巖芯的試驗尤其可以開展含水砂樣的激發(fā)極化效應測試試驗。
[0014]試樣室的兩側(cè)設有可調(diào)整滲透參數(shù)的滲透板，既能保證含水砂樣與電解室內(nèi)溶液的接觸并傳導測試電流，同時又可以避免電解室內(nèi)溶液過多流入含水砂樣而影響測試精度。試樣室兩端外壁安裝有被動齒輪，與旋轉(zhuǎn)裝置連接，可以實現(xiàn)試樣室內(nèi)含水砂樣的自動化攪拌。
[0015]所述的壓力控制裝置為用于控制試樣室和電解室壓力的真空泵，所述的真空泵導管經(jīng)閥門、壓力表分別與試樣室和兩個電解室的頂部相連通。
[0016]所述滲透板是一種能調(diào)整滲透參數(shù)的滲透板，是由粉煤灰、水泥、木肩、水配制而成，其質(zhì)量比為1:0.2:0.1:0.15，水泥增加了滲透板的強度，木肩增加了滲透板的通透性，實現(xiàn)電解室與試樣室的電流導通，并使電解室中的溶液不過多滲入到試樣室中，從而解決了常規(guī)測試裝置無法進行含水砂樣激發(fā)極化效應測試的問題。
[0017]所述旋轉(zhuǎn)裝置包含電動機、驅(qū)動齒輪和被動齒輪，其中驅(qū)動齒輪固定安裝在連接環(huán)上，并與被動齒輪相互嚙合，被動齒輪固定連接在試樣室的兩端，通過電動機的通斷，控制驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)動，進而控制試樣室的轉(zhuǎn)動，通過試樣室的轉(zhuǎn)動，配合真空泵將試樣室抽真空，可以實現(xiàn)試樣室內(nèi)的砂樣與粘土、水等混合均勻；從而提高了試驗數(shù)據(jù)準確度。開展含水砂樣在不同含水率、粘土含量等參數(shù)下的測試試驗時，采用旋轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)自動化攪拌，極大的提高了工作效率。
[0018]所述的用于含水砂樣激發(fā)極化效應測量的多功能測試裝置，還包括動水裝置，所述的動水裝置通過連接孔與試樣室內(nèi)部連通，在試驗過程中分別通過控制動水裝置中的水量實現(xiàn)控制砂樣中的水量與水位，進而模擬動水。
[0019]所述的動水裝置包括2個控制試樣室水量的水槽；所述的2個水槽分別安裝在試樣室上方且與試樣室連通。
[0020]利用所述的測試裝置進行礦化度、孔隙度、粘土含量、供電電流參數(shù)的測試方法，如下:
[0021](I)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，具體如下:
[0022]首先，配制電解液與砂樣；其次，將供電電極與測量電極安裝在電解室上，左側(cè)電解室與連接環(huán)一側(cè)連接，滲透板、旋轉(zhuǎn)裝置依次安置，連接環(huán)的另一側(cè)與安裝好的一側(cè)拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與被動齒輪連接的試樣室中，右側(cè)電解室安裝與上述安裝步驟相同；最后，通過電解室上方的小孔注入電解液，將電動機與旋轉(zhuǎn)裝置連接，安放真空栗;
[0023](2)砂樣的礦化度指的是在砂樣中的溶液(或水)中含有的陰陽離子，在配制不同的礦化度砂樣時選取含等量的KCl、GaC12、FeC13的溶液加入到砂樣中，然后加入到試樣室中；
[0024](3)準備工作完成后，打開與真空泵連接導管上的三個閥門，啟動真空泵將試樣室和電解室中抽成真空，抽真空結(jié)束后，關(guān)閉三個閥門，啟動電動機帶動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)盤使試樣室均勻旋轉(zhuǎn)，幾分鐘后停止電動機，并控制壓力閥緩慢對試樣室進行加壓，觀看儀表盤當內(nèi)部壓強與外部壓強相等時，停止加壓，進行試驗；
[0025](4)砂樣的孔隙度通過改變砂樣自身的粒徑來改變砂樣的不同孔隙度，砂樣樣品