用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置及方法
2023-05-29 04:40:21
用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置及方法，包括兩個電解室和一個試樣室，試樣室位於兩個電解室中間，且電解室與試樣室之間通過一個調整滲透參數的滲透板隔離，在所述的電解室內安裝有在動水條件下完成含水砂樣的激發極化效應測試的測試電極系，所述的試樣室在旋轉裝置作用下帶動試樣旋轉實現自動攪拌，且試樣室的上部通過連接孔連接動水裝置，所述的動水裝置在試驗過程中分別通過控制砂樣中的水量與水位來模擬動水。
【專利說明】用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置及方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種在不同因素控制下的含水砂樣的激發極化效應測試裝置及方法，尤其可以實現動水條件下含水砂樣試樣的激發極化效應測量。
【背景技術】
[0003]激發極化法的原理是根據巖石、礦石的激發極化效應來尋找金屬和解決水文地質、工程地質等問題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發極化法(時間域法)和交流激發極化法(頻率域法)。在充電和放電過程中，由於電化學作用引起的這種隨時間緩慢變化的附加電場現象，稱為激發極化效應(IP效應)，激發極化法是以不同巖礦石的激電效應之差異為物質基礎，通過觀測和研究大地激電效應，以探查地下地質情況的一種勘探方法。對於地球物理探測而言，水量的探測是一直以來難以解決的難題，近年來有學者嘗試採用激發極化方法進行水量的探測，取得了一定的進展，但激發極化用於水量探測的機理仍不清楚，極大的制約了激發極化探測水量方法的發展。
[0004]對於激發極化探測水量機理的研究，通過含水砂樣的激發極化效應測試是一種行之有效的研究方法，而激發極化效應的測試裝置是關係到激發極化效應測量的核心問題，因此，很多研究者提出了不同的激發極化效應測試裝置。例如:王宏建、童茂松利用激發極化確定泥質砂巖滲透率的實驗研究中，選用方形水槽作為實驗裝置，巖芯作為試樣，用夾持器夾持巖芯並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；蔣宇冰在巖石激發極化現象的實驗研究及理論分析中，選用密封容器，將電極、巖芯試樣密封於容器內，通過對試樣進行加壓防止電解液經巖芯外滲，通過外設通入電流進行試驗，；李金銘水汙染的導電性和激電性與汙染濃度變化關係的幾個實驗結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汙染的相關參數進行驗證。從以上幾種研究激發極化原理的實驗裝置中可以看出，現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別，由於含水砂樣的滲透係數大，測試溶液很容易進入砂樣而導致測試結果不準確，使得用於巖芯測試的裝置不能用於含水砂樣的激發極化效應測試；另外現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極化效應的測試。
[0005]對於本發明而言，為實現在多種參數控制下含水砂樣的激發極化效應測量，尤其是測量動水條件下砂樣的激發極化效應並提高試驗效率，激發極化效應測量裝置面臨如下的難題:
(1)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，從而影響測試結果；
(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，提高測試結果的穩定性； (3)如何進行動水條件下實現含水砂樣內部水位調控與定向流動，從而實現動水條件下含水砂樣的激發極化效應測試。
【發明內容】
[0006]本發明涉及一種在不同因素控制下的含水砂樣的激發極化效應測試裝置，尤其可以實現動水條件下含水砂樣試樣的激發極化效應測量。主要是為了解決現有的激發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下試樣的激發極化效應測量裝置，可以實現巖石試樣與鬆散砂樣的激發極化效應測試，重要的可以實現在動水條件下含水砂樣的激發極化效應測量。
[0007]本發明採用以下技術方案解決其所要解決的技術問題:
本發明在不同礦化度、孔隙度、粘土含量與含水率等多種參數下試樣的激發極化效應測量裝置，包括兩個封閉的電解室和一個封閉的試樣室，所述的試樣室位於兩個電解室中間，且電解室與試樣室之間通過一個調整滲透參數的滲透板隔離，在所述的電解室內安裝有完成含水砂樣的激發極化效應測試的測試電極系，所述的試樣室在旋轉裝置作用下沿水平軸線旋轉，進而帶動試樣旋轉實現試樣的自動攪拌；且所述的試樣室和電解室分別與壓力控制裝置相連。
[0008]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。
[0009]所述電解室內存放飽和溶液，並安裝有測試電極系，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，測量電極採用Ag/AgCl參比電極，其中供電電極安裝在電解室外側壁的內側，測量電極安裝在電解室內側壁的內側。
[0010]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極化效應測試試驗。
[0011]所述的試樣室的兩側設有可調整滲透參數的滲透板，既能保證含水砂樣與電解室內溶液的接觸並傳導測試電流，同時又可以避免電解室內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，與旋轉裝置連接，可以實現試樣室內含水砂樣的自動化攪拌。
[0012]所述的壓力控制裝置為用於控制試樣室和電解室壓力的真空泵，所述的真空泵導管經閥門、壓力表分別與試樣室和兩個電解室的頂部相連通。
[0013]所述滲透板是一種能調整滲透參數的滲透板，是由粉煤灰、水泥、木屑、水配製而成，其質量比為1:0.2:0.1:0.15，水泥增加了滲透板的強度，木屑增加了滲透板的通透性，實現電解室與試樣室的電流導通，並使電解室中的溶液不過多滲入到試樣室中，從而解決了常規測試裝置無法進行含水砂樣激發極化效應測試的問題。
[0014]所述旋轉裝置包含電動機、驅動齒輪和被動齒輪，其中驅動齒輪固定安裝在連接環上，並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，控制驅動齒輪的轉動，進而控制試樣室的轉動，通過試樣室的轉動，配合真空泵將試樣室抽真空，可以實現試樣室內的砂樣與粘土、水等混合均勻；從而提高了試驗數據準確度。開展含水砂樣在不同含水率、粘土含量等參數下的測試試驗時，採用旋轉裝置實現自動化攪拌，極大的提高了工作效率。
[0015]所述的用於含水砂樣激發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控制砂樣中的水量與水位，進而模擬動水。
[0016]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。
[0017]利用所述的測試裝置進行礦化度、孔隙度、粘土含量、供電電流參數的測試方法，如下:
(1)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，具體如下:
首先，配製電解液與砂樣；其次，將供電電極與測量電極安裝在電解室上，左側電解室與連接環一側連接，滲透板、旋轉裝置依次安置，連接環的另一側與安裝好的一側拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與被動齒輪連接的試樣室中，右側電解室安裝與上述安裝步驟相同；最後，通過電解室上方的小孔注入電解液，將電動機與旋轉裝置連接，安放真空泵；
(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，在配製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，然後加入到試樣室中；
(3)準備工作完成後，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，抽真空結束後，關閉三個閥門，啟動電動機帶動驅動齒輪轉盤使試樣室均勻旋轉，幾分鐘後停止電動機，並控制壓力閥緩慢對試樣室進行加壓，觀看儀錶盤當內部壓強與外部壓強相等時，停止加壓，進行試驗；
(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，砂樣樣品配製完成後裝入到試樣室後，重複進行步驟(3)；
(5)砂樣的粘土含量是通過往砂樣中加入定量的粘土來改變砂樣的粘土含量，砂樣樣品配製完成後裝入到試樣室後，重複進行步驟(3)；
(6)砂樣的供電電流是通過改變供電電壓來改變砂樣的供電電流，選取12V、24V、36V分別進行試驗；
(7)試驗結束，停止電動機、真空泵，拆卸實驗裝置並進行清洗為下次試驗做好準備。
[0018]利用所述的測試裝置進行動水參數的測試方法，如下:
(1)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，實施步驟為:首先，配製電解液與砂樣；其次，將供電電極與測量電極安裝在電解室上，左側電解室與連接環一側連接，滲透板、旋轉裝置依次安置，連接環的另一側與安裝好的一側拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與旋轉裝置連接的試樣室中，右側電解室安裝與上述安裝步驟相同；最後，通過電解室上方的小孔注入電解液，將電動機與旋轉裝置連接，安放真空泵與水槽；
(2)砂樣的動水測試時通過改變水槽的液面差實現砂樣樣品中水的定向流動,通過真空泵來實現砂樣樣品中水位高度的控制；
(3)準備工作完成後，進行試驗前的裝置設定；首先，將配置好的砂樣樣品裝入到試樣室中，連接好真空泵、電動機、水槽，並將控制水槽的閥門關上並在兩側水槽分別注入不等量的水，形成水位差，並在實驗開始時持續對高水位的水槽注水，以保持其水位不變，從而控制在砂樣樣品中動水的流速；其次，打開水槽的閥門使水槽中的水在水位差的作用下流經砂樣樣品，隨著試樣室中的水量不斷增加，其水位不斷上升，此時只打開與真空泵連接處的閥門，啟動真空泵，控制真空泵不斷對試樣室加壓，使得試樣室中的水位控制在指定的位置；進行動水參數的測試；
(4)控制水位的高低與流速，進行多種情況下的動水測試；
(5)試驗結束，關閉水槽閥門，停止電動機，拆卸實驗裝置並進行清洗為下次試驗做好準備。
[0019]本發明的工作過程如下:
安裝試驗裝置，將砂樣裝入樣品室，分別加入佔砂樣質量3 %、6 %、1 %、15 %的粘土，打開與真空泵連接導管上的三個閥門，用真空泵將試樣室抽真空，啟動電動機驅動驅動齒輪帶動被動齒輪使試樣室勻速轉動，5分鐘後停止電動機，再加入佔砂樣質量2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、24%、28%、32%的蒸餾水，再對試樣室進行抽真空，啟動電動機使樣品室勻速轉動，10分鐘後停止電動機，對試樣室逐漸加壓至正常大氣壓，最後使得砂樣、粘土、水混合均勻；
2個安裝在相同位置的水槽分別裝有不同量的水，由於存在水位差，因此，水會從高水位處經砂樣留到低水位處，實現砂樣中的動水現象，同時通過改變兩個水槽的水量，使得流經砂樣的水流速改變；由於在砂樣中的水會隨著水的流動不斷向上積累，為了對不同水位砂樣動水激發極化響應進行研究，採用壓控方式進行控制，即真空泵經控制閥、壓力表，通過導管與試樣室連接，對試樣室進行加壓，由於加入到試樣室中的氣流，會從試樣室頂端向兩端擴散，並使得同一層的壓降相等時才會繼續向下運動，使得下一層壓降增加，正是由於這個原理，通過加壓來控制砂樣中的水位高，解決常規試驗裝置無法模擬動水的難題，從而可實現在動水條件下含水砂樣的激發極化效應測試。
[0020]本發明的有益效果:
(I)本發明提出了一種可以測量試樣不同礦化度、孔隙度、粘土含量與含水率的激發極化效應測量裝置，適應於常規的巖芯測量。通過一種可調節滲透參數的滲透板，實現含水砂樣的激發極化響應測量，突破了常規測量裝置僅適用於巖芯測量的局限性，同時滲透板實現電流導通與阻斷溶液滲流的特性提高了測量的精度。
[0021](2)本發明提出了一種含水砂樣動水測試的試驗裝置，通過控制含水砂樣中水量與水位，實現動水條件下的激發極化效應測試，同時解決了常規實驗裝置無法模擬動水的難題。
[0022](3)本發明提出了一種試樣自動攪拌的旋轉裝置，實現含水砂樣在不同參數下的激發極化效應的測量，改變了常規裝置中試樣的人工攪拌，提高工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明一種用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置示意圖；
圖2是本發明的滲透板結構示意圖；
圖3 (a)-圖3 (b)是本發明旋轉裝置結構示意圖；
圖4是本發明動水參數實驗的結構示意圖；
圖中:1.供電電極A、B，2.電解室，3.測量電極M、N，4.滲透板，5.試樣室，6.電動機，7.真空泵，8.水槽，9.旋轉裝置，10.被動齒輪，11.驅動齒輪，12.連接環。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明作進一步闡述。
[0025]如圖1所示，為本發明的一種測試礦化度、孔隙度、粘土含量、供電電流及動水等用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置示意圖，可以實現巖石試樣與鬆散砂樣的激發極化效應測試，重要的可以實現在動水條件下含水砂樣的激發極化效應測量。整個裝置包括供電電極1，測量電極2，電解室2、試樣室5，滲透板4，電動機6，真空泵7，水槽8，旋轉裝置9。
[0026]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。
[0027]所述試驗裝置採用透明有機玻璃製作而成,其形狀為半徑5cm、長60cm的圓柱形結構，分為左右電解室2和試樣室5，其長度自左到右分別為10cm、40cm、10cm。
[0028]所述供電電極1、測量電極3分別採用鉛板電極與Ag/AgCl參比電極，鉛板電極製作成與裝置剖面大小相等的圓板，一方面鉛板具有良好的導電性，可做供電電極使用，另一方面增加電極的表面積，提高電極與溶液的接觸面積；Ag/AgCl參比電極具有很好的穩定性，並且其極差電位小<lmv,24小時極差漂移小〈0.lmv。
[0029]所述旋轉裝置9，包括被動齒輪10，驅動齒輪11，連接環12。被動齒輪10與驅動齒輪11之間通過齒進行拼接，驅動齒輪11由電動機6驅動並固定在連接環12上，被動齒輪固定在試樣室兩側，試驗時，電動機運行時，驅動驅動齒輪11，驅動齒輪11帶動被動齒輪10，使得試樣室5勻速轉動。
[0030]所述連接環12，由兩部分對接而成。
[0031]如圖2所示，滲透板4是一種可以調整滲透參數的滲透板，主要是由質量配比為粉煤灰:水泥:木屑:水按=1:0.2:0.1:0.15的比例配製而成的多孔滲透版，滿足本發明中滲透板的要求，使得電流能夠供入試樣，又不至於電解室內的溶液過多滲入到試樣室內，影響激發極化的測試精度。
[0032]如圖3所示旋轉裝置9，包括被動齒輪10、驅動齒輪11、連接環12。旋轉裝置9是進行砂樣均勻混合時，在真空泵7將試樣室5抽真空的情況下，電動機6驅動驅動齒輪11時，迫使被動齒輪10勻速轉動，從而帶動試樣室勻速轉動，使砂樣樣品混合均勻。
[0033]如圖4所示動水參數試驗結構，水槽8分別裝有不同水量，產生水位差，控制試樣室5內水流流速，實現水流流速控制。實驗時通過控制閥控制真空泵7對試樣室5進行加壓，使得試樣室5內水位上升到一定的位置而保持不變，實現水位的控制。
[0034]本發明的工作過程如下:
安裝試驗裝置，將砂樣裝入樣品室，分別加入佔砂樣質量3 %、6 %、1 %、15 %的粘土，打開與真空泵連接導管上的三個閥門，用真空泵將試樣室抽真空，啟動電動機驅動驅動齒輪帶動被動齒輪使試樣室勻速轉動，5分鐘後停止電動機，再加入佔砂樣質量2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、24%、28%、32%的蒸餾水，再對試樣室進行抽真空，啟動電動機使樣品室勻速轉動，10分鐘後停止電動機，對試樣室逐漸加壓至正常大氣壓，最後使得砂樣、粘土、水混合均勻；
2個安裝在相同位置的水槽分別裝有不同量的水，由於存在水位差，因此，水會從高水位處經砂樣留到低水位處，實現砂樣中的動水現象，同時通過改變兩個水槽的水量，使得流經砂樣的水流速改變；由於在砂樣中的水會隨著水的流動不斷向上積累，為了對不同水位砂樣動水激發極化響應進行研究，採用壓控方式進行控制，即真空泵經控制閥、壓力表，通過導管與試樣室連接，對試樣室進行加壓，由於加入到試樣室中的氣流，會從試樣室頂端向兩端擴散，並使得同一層的壓降相等時才會繼續向下運動，使得下一層壓降增加，正是由於這個原理，通過加壓來控制砂樣中的水位高，解決常規試驗裝置無法模擬動水的難題，從而可實現在動水條件下含水砂樣的激發極化效應測試。
[0035]實驗操作的具體步驟:
1、礦化度、孔隙度、粘土含量、供電電流參數的測試步驟:
(I)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，實施步驟為:首先，配製電解液與砂樣；其次，將供電電極I與測量電極3安裝在電解室2上，左側電解室2與連接環12 —側連接，滲透板4、旋轉裝置9依次安置，連接環12的另一側與安裝好的一側拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與被動齒輪10連接的試樣室5中，右側電解室2安裝與上述安裝步驟相同；最後，通過電解室2上方的小孔注入電解液，將電動機6與旋轉裝置9連接，安放真空泵7與水槽8。
[0036](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，在配製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，然後加入到試樣室5中。
[0037](3)準備工作完成後，將與真空泵連接的導管上的三個閥門打開，啟動真空泵7將試樣室和兩個電解室中抽成真空，抽空結束後，啟動電動機6帶動驅動齒輪轉盤11使試樣室4均勻旋轉，3-5分鐘後停止電動機6，並控制壓力閥緩慢對試樣室5進行加壓，觀看儀錶盤當內部壓強與外部壓強相等時，停止加壓，進行試驗。
[0038](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，砂樣樣品配製完成後裝入到試樣室5後，重複進行步驟(3)。
[0039](5)砂樣的粘土含量是通過往砂樣中加入定量的粘土來改變砂樣的粘土含量，砂樣樣品配製完成後裝入到試樣室5後，重複進行步驟(3)。
[0040](6)砂樣的供電電流是通過改變供電電壓來改變砂樣的供電電流，選取12V、24V、36V分別進行試驗。
[0041](7)試驗結束，停止電動機6、真空泵7，拆卸實驗裝置並進行清洗為下次試驗做好準備。
[0042]2、動水參數的測試步驟:
(I)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，實施步驟為:首先，配製電解液與砂樣；其次，將供電電極I與測量電極3安裝在電解室2上，左側電解室2與連接環12 —側連接，滲透板4、旋轉裝置9依次安置，連接環12的另一側與安裝好的一側拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與旋轉裝置連接的試樣室5中，右側電解室2安裝與上述安裝步驟相同；最後，通過電解室2上方的小孔注入電解液，將電動機6與旋轉裝置9連接，安放真空泵7與水槽8。
[0043](2)砂樣的動水測試時通過改變水槽8的液面差實現砂樣樣品中水的定向流動，通過真空泵7來實現砂樣樣品中水位高度的控制。
[0044](3)準備工作完成後，進行試驗前的裝置設定。首先，將配置好的砂樣樣品裝入到試樣室5中，連接好真空泵7、電動機6、水槽8，並將控制水槽8的閥門關上並在兩側水槽8分別注入不等量的水，形成水位差，並在實驗開始時持續對高水位的水槽8注水，以保持其水位不變，從而控制在砂樣樣品中動水的流速。其次，打開水槽8的閥門使水槽中的水在水位差的作用下流經砂樣樣品，隨著試樣室5中的水量不斷增加，其水位不斷上升，此時只打開與真空連接的閥門，啟動真空泵7，控制真空泵7不斷對試樣室5加壓，使得試樣室5中的水位控制在指定的位置。進行動水參數的測試。
[0045](4)控制水位的高低與流速，進行多種情況下的動水測試。
[0046](5)試驗結束，關閉水槽8閥門，停止電動機6，拆卸實驗裝置並進行清洗為下次試驗做好準備。
[0047]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1.用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於:包括兩個封閉的電解室和一個封閉的試樣室，所述的試樣室位於兩個電解室中間，且電解室與試樣室之間通過一個調整滲透參數的滲透板隔離，在所述的電解室內安裝有完成含水砂樣的激發極化效應測試的測試電極系，所述的試樣室在旋轉裝置作用下沿水平軸線旋轉，進而帶動試樣旋轉實現試樣的自動攪拌；且所述的試樣室和電解室分別與壓力控制裝置相連。
2.如權利要求1所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於:所述電解室用於存放飽和溶液，並安裝有測試電極系，所述的測試電極系包括供電電極A、B，測量電極M、N。
3.如權利要求2所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於:所述的供電電極是由鉛板做成與電解室截面大小相等的圓板，其安裝在電解室外側壁的內側；所述的測量電極採用Ag/AgCl參比電極，其安裝在電解室內側壁的內側。
4.如權利要求1所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於:所述的壓力控制裝置為用於控制試樣室和電解室壓力的真空泵，所述的真空泵導管經閥門、壓力表分別與試樣室和兩個電解室的頂部相連通。
5.如權利要求1或4所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於:所述滲透板包含質量比為1:0.2:0.1:0.15的粉煤灰、水泥、木屑、水。
6.如權利要求4所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於:所述旋轉裝置包括電動機、驅動齒輪和被動齒輪，其中驅動齒輪通過連接環支撐，並與被動齒輪相互嚙合，被動齒輪套裝在試樣室的兩端，通過電動機的通斷，控制試樣室的轉動,且配合真空泵將試樣室抽真空,實現試樣室內試樣的混合均勻。
7.如權利要求1所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於: 還包括動水裝置，所述的動水裝置通過連接孔與試樣室內部連通，在試驗過程中分別通過控制動水裝置中的水量實現控制砂樣中的水量與水位，進而模擬動水。
8.如權利要求7所述的用於含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置，其特徵在於: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。
9.利用如權利要求1、2、3、4或6所述的測試裝置進行礦化度、孔隙度、粘土含量、供電電流參數的測試方法，其特徵在於，如下: (I)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，具體如下: 首先，配製電解液與砂樣； 其次，將供電電極與測量電極安裝在電解室上，左側電解室與連接環一側連接，滲透板、旋轉裝置依次安置，連接環的另一側與安裝好的一側拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與被動齒輪連接的試樣室中，右側電解室安裝與上述安裝步驟相同；最後，通過電解室上方的小孔注入電解液，將電動機與旋轉裝置連接，安放真空泵； (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，在配製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，然後加入到試樣室中； (3)準備工作完成後，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，抽真空結束後，關閉三個閥門，啟動電動機帶動驅動齒輪轉盤使試樣室均勻旋轉，幾分鐘後停止電動機，並控制壓力閥緩慢對試樣室進行加壓，觀看儀錶盤當內部壓強與外部壓強相等時，停止加壓，進行試驗； (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，砂樣樣品配製完成後裝入到試樣室後，重複進行步驟(3)； (5)砂樣的粘土含量是通過往砂樣中加入定量的粘土來改變砂樣的粘土含量，砂樣樣品配製完成後裝入到試樣室後，重複進行步驟(3)； (6)砂樣的供電電流是通過改變供電電壓來改變砂樣的供電電流，選取12V、24V、36V分別進行試驗； (7)試驗結束，停止電動機、真空泵，拆卸實驗裝置並進行清洗為下次試驗做好準備。
10.利用如權利要求7或8所述的測試裝置進行動水參數的測試方法，其特徵在於，如下: (I)、裝置安裝與電極、砂樣安放填裝，具體如下: 首先，配製電解液與砂樣； 其次，將供電電極與測量電極安裝在電解室上，左側電解室與連接環一側連接，滲透板、旋轉裝置依次安置，連接環的另一側與安裝好的一側拼接在一起，將配置好的砂樣放入到與旋轉裝置連接的試樣室中，右側電解室安裝與上述安裝步驟相同； 最後，通過電解室上方的小孔注入電解液，將電動機與旋轉裝置連接，安放真空泵與水槽； (2 )砂樣的動水測試時通過改變水槽的液面差實現砂樣樣品中水的定向流動,通過真空泵來實現砂樣樣品中水位高度的控制； (3)準備工作完成後，進行試驗前的裝置設定； 首先，將配置好的砂樣樣品裝入到試樣室中，連接好真空泵、電動機、水槽，並將控制水槽的閥門關上並在兩個水槽分別注入不等量的水，形成水位差，並在實驗開始時持續對高水位的水槽注水，以保持其水位不變，從而控制在砂樣樣品中動水的流速；其次，打開水槽的閥門使水槽中的水在水位差的作用下流經砂樣樣品，隨著試樣室中的水量不斷增加，其水位不斷上升，此時只打開與真空泵連接處的閥門，啟動真空泵，控制真空泵不斷對試樣室加壓，使得試樣室中的水位控制在指定的位置；進行動水參數的測試； (4)控制水位的高低與流速，進行多種情況下的動水測試； (5)試驗結束，關閉水槽閥門，停止電動機，拆卸實驗裝置並進行清洗為下次試驗做好準備。
【文檔編號】G01V3/02GK104407387SQ201410720421
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】劉斌, 聶利超, 田明禛, 楊為民, 李術才, 郭謙, 王傳武, 崔宇鵬 申請人:山東大學