巖石耦合滲透試驗裝置及方法與流程

2023-04-30 02:31:11

本發明巖石(體)滲透試驗領域，具體涉及到溫度-應力-滲流-化學多場耦合作用下巖石滲透試驗裝置及方法。

背景技術：

近年來，研究者發現溫度-滲流-應力-化學(thmc)耦合作用下裂隙巖石的滲透特性變化規律，對核廢物深埋處置、爆炸軟基處理、二氧化碳地質封存、地熱開發、石油酸化開採、水利水電工程等眾多與水相關的巖石工程有著十分重要的科學意義。目前，對於巖石thmc耦合作用的試驗研究目前還處於理論研究階段中，今後還會有很大的改善空間，其中耦合滲透試驗裝置的溫度系統和化學溶液自配系統決定了整個實驗所能實現的溫度變化範圍和滲透流體的ph值範圍,對系統開展溫度—化學—滲流—應力多場耦合試驗研究有非常重要的作用。雖然thmc耦合作用研究並沒有成熟，但已有人設計出一些巖石滲透試驗裝置，但代表性差且試驗條件與實際工程的匹配性並不理想。如已有法國toptndustrie公司生產的三軸流變實驗系統，可加載圍壓、軸壓和孔隙水壓，但沒有涉及溫度、化學控制因素。武漢巖土力學研究所研製一套應力-水流-化學耦合的力學試驗系統，能夠進行多項巖石力學細觀試驗。該試驗系統主要用於在化學因素影響下的力學特性變化，不僅沒有設計溫度系統，而且主要集中在裂隙巖石的力學以及變形特性、耦合模型以及力學關係上，並不能用於系統研究滲流－應力－化學—溫度多場耦合影響下裂隙巖石的滲透特性變化規律。河海大學滲流實驗室和成都伺服液壓設備有限公司合作研究、設計、製造的「超高壓(多路控制)大流量滲透儀及滲流應力耦合系統」，能夠加載圍壓、軸壓、滲透壓(即孔隙水壓)，並且能夠進行水化學試驗，但其缺少控溫系統而不能考慮溫度因素，並且閥門繁多操作麻煩，不夠人性化。更重要的是，大部分的已有的三軸試驗裝置的溫控系統一般並沒有設置降溫裝置，只有加熱裝置，且加熱方式簡單，加熱不均勻，溫度變化範圍小，難以滿足高溫滲透試驗的要求；而現有的滲透試驗裝置設計功能單調，設置實驗條件比較少，多數並沒有化學溶液自配系統，無法進一步綜合探討多場耦合作用下對裂隙巖石滲透特性演化機制，使得這方面的研究進展緩慢。

隨著經濟的發展，環境汙染問題越來越嚴重，甚至危及到巖土體所處的地下環境。例如，核廢料地質安全處理就是一個典型的流固熱化學耦合問題，由於受核廢料放出的熱量影響使得巖石溫度發生變化，同時影響地下水的化學成分，使得水巖作用機理發生變化，導致巖石的滲透特性以及變形性質均有別於常巖土體，因此溫度條件、化學作用對於研究巖土體的滲透性變化是有很大的意義的，開展溫度、水巖作用對巖土體的研究不僅可以為解決地下環境問題提供理論依據，還可以為地熱資源利用、石油開採等實際工程提供應用價值。同時，溫度條件、水巖作用在巖土體的存在環境中作為場的性質存在能夠影響地下水滲流場、應力場、水化學反應，使得巖土體，特別是裂隙巖體時時處於多因素構成的動態平衡體系中。而溫度、應力、化學、水流同時共同作用下的巖體特性受到很大的影響，其中滲透率和巖石強度會發生很大的變化，忽略周圍環境因素研究得到的巖石性質會有很大誤差，難以滿足實際工程需要，因此本次裂隙巖石高應力高水壓溫度化學耦合滲透試驗裝置特別是其中的控溫系統和化學溶液自配系統，不僅能夠用於系統地開展溫度-滲流-應力-化學多場耦合作用下裂隙巖石滲透特性變化規律的研究，還具有重要的實際工程價值，對今後多場耦合的試驗研究有很大的推動作用。

技術實現要素：

解決的技術問題：針對現有巖石耦合滲透試驗裝置中溫控系統加熱方式簡單、加熱不均勻，溫度變化範圍小，難以實現高溫滲透試驗，現有滲透試驗裝置設計功能單調、設置試驗條件較少的問題，本發明提供一種巖石耦合滲透試驗裝置及方法，可以有效調節溫度，防止熱量散失，對化學溶液採用自動拌和、自動注入系統的方式進行配置，能夠自動控制溶液ph值，解決碳酸溶液中co2容易從溶液中揮發出來導致酸性降低的問題，便於系統開展溫度-滲流-應力-化學多場耦合作用下裂隙巖石滲透特性變化規律的研究，真實還原水巖作用條件下的巖石滲透、力學特性試驗研究。

技術方案：巖石耦合滲透試驗裝置，包括計算機控制臺、蓄水箱、化學溶液自配系統、油水轉換器、壓力室、升壓缸、溫度控制系統和管路系統，蓄水箱通過管道與化學溶液自配系統連接，化學溶液自配系統通過油水裝換器與壓力室連接，所述壓力室內部從上到下依次設有壓力傳感器、上傳力柱、上滲板、下滲板和下傳力柱，壓力室底端設有升壓缸，所述油水轉換器包括流量傳感器d、高壓傳感器、低壓傳感器、高壓貯水缸、低壓貯水缸、低壓滲透控制閥a、低壓滲透控制閥b、高壓滲透控制閥a和高壓滲透控制閥b，高壓傳感器設於高壓貯水缸，低壓傳感器設於低壓貯水缸，所述溫度控制系統包括保溫殼體、加熱控制器、加熱機、致冷控制器、致冷機、鈦加熱管、鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套和鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管，所述保溫殼體設於壓力室外部，所述鈦加熱管設於蓄水箱內部，所述鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套設於升壓缸上部，所述鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管設在壓力室內部，加熱控制器和致冷控制器設在壓力室外部，與鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管連接；

加熱控制器外設加熱機，所述加熱機包括溫度傳感器b、導熱油、真空裝置、真空排氣閥和煙霧報警器，真空裝置設於加熱機內部，導熱油設於真空裝置內部，真空排氣閥設於真空裝置頂部，所述溫度傳感器b從頂部插入加熱機機體內部的導熱油；

致冷控制器外設致冷機，所述致冷機包括溫度傳感器c、致冷介質cacl2和密封蓋，致冷機內部裝有致冷介質cacl2，所述溫度傳感器c從頂部插入致冷機機體內部的致冷介質cacl2；

所述蓄水箱底部設有出水管，所述出水管上設有智能電磁調節閥a、流量傳感器a；所述化學溶液自配系統包括化學溶液存放器、智能電磁調節閥b、流量傳感器b、智能高精度ph儀a、智能高精度ph儀b、清洗蓄水缸、智能電磁調節閥c、流量傳感器c、智能電磁調節閥d和過濾器；化學溶液存放器和清洗蓄水缸底部設有出水管，所述出水管上分別設有智能電磁調節閥和流量傳感器；蓄水箱、化學溶液存放器和清洗蓄水缸通過底部出水管從左到右依次連於進入油水轉換器的主管道。

作為優選，所述保溫殼體採用分體結構，由兩半組成，從內到外依次設置隔熱石棉和不鏽鋼圍板。

作為優選，所述蓄水箱的加熱元件為鈦加熱管，壓力室的控溫元件為鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管，升壓缸的控溫元件為鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套，管路系統加熱保溫元件為電加熱圈，並且在管路外側從內到外依次設置隔熱石棉和不鏽鋼圍板。

作為優選，所述加熱機頂部設有煙霧報警器。

作為優選，鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管中加熱時注入導熱油，冷卻時注入cacl2溶液。

作為優選，所述巖石耦合滲透試驗裝置中管路系統採用耐酸鹼腐蝕的材料。

基於權利要求1所述的巖石耦合滲透試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

步驟一、將矽膠塗到巖石試樣表面並套上熱縮管，用高溫熱風槍吹熱縮管，將製作好的試件放在壓力室上下蓋內的凹槽處，連接上下傳力柱；

步驟二、安裝圍壓室排氣閥，打開圍壓控油閥，直到圍壓室排氣閥中有油冒出，關閉圍壓室排氣閥；在壓力室外接加熱機和致冷機，將溫度傳感器a插入壓力室後固定隔熱橡膠；

步驟三、在計算機「組態王」系統中對加熱/致冷控制器設定加熱/致冷溫度，調整加熱/致冷頻率，並設置初始溫度、恆定溫度、終止溫度及加熱/製冷時間，設置完成後，開始加熱/製冷；

步驟四、壓力室達到目標溫度後，開始加載圍壓、軸壓；圍壓、軸壓達到目標值後，進行滲透壓排氣，排氣後加載滲透壓；

步驟五、將化學溶液注入化學溶液自配系統中的化學溶液存放器，化學溶液流經化學溶液自配系統後進入油水轉換器，在油水轉換器中滲壓貯水缸作用後通過滲透壓逐漸滲透到巖石試樣中；

步驟六、溫度場、化學場、應力場逐步穩定加載後，通過計算機控制臺自動控制溫控系統、化學溶液自配系統和應力系統繼續持續穩定運行保持目標值，即可實現多場耦合試驗。

作為優選，所述化學溶液的配置方法，其步驟如下：

步驟一、清洗高壓/低壓貯水缸：將低壓和高壓控制系統內的貯水缸內的空氣完全排空後清洗；

步驟二、配製溶質：向化學溶液存放器中衝入半箱的自來水，通入co2氣體，使co2氣體充分與自來水反應後得到碳酸溶液；

步驟三、溶質衝入滲壓貯水缸：往貯水缸中衝入到達目標ph值的碳酸溶液。

有益效果：1、本發明選擇鈦加熱管作高壓水前級加熱，對蓄水箱中的水直接加熱到使用溫度；通過對鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管中注入導熱油和致冷介質cacl2調控壓力室的溫度；升壓缸選擇鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套，從而保證在3小時內完成加熱和保溫，能夠有效調節溫度，防止熱量散失。

2、本發明在加熱機內設置真空裝置，給導熱油提供無氧環境，可以防止導熱油經導熱油管進入壓力室鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管加熱後由溫度過高引起的燃燒問題；加熱機外接煙霧報警器能及時預警高溫可能引起的安全問題。

3、本發明設有化學溶液自配系統，採用溶質化學物質自動拌和、自動注入系統的方式進行溶液配製，不需要人工進行複雜的溶液配製，自動控制溶液ph值，能夠解決碳酸溶液中的co2容易從溶液中揮發出來導致酸性降低的問題。

4、本發明設置有自動清洗蓄水缸，通過電腦調節流量自動清洗化學溶液經過的整體試驗裝置，操作方便，節水環保省時，能夠解決化學溶液長期存在試驗管理中對試驗裝置造成侵蝕的問題。

5、本發明在壓力室外側設有保溫殼體，由內到外依次設置隔熱石棉和不鏽鋼圍板，可以將試樣與空氣隔絕，有效防止熱交換，同時也是壓力室外圍保持人體適應溫度；並且，保溫殼體採用分體結構，由兩半組成，便於拆卸。

6、整套管路系統採用耐酸鹼腐蝕(0≤ph≤14)的材料，保證其運行的長期穩定性。

本發明針對巖石(體)所賦存在的地下水條件，可真實還原水巖作用條件下的巖石滲透、力學特性試驗研究。

附圖說明

圖1為巖石耦合滲透試驗裝置的原理示意圖；

圖2為壓力室內部結構示意圖；

圖3為試樣示意圖；

圖4為加熱機結構示意圖；

圖5為致冷機結構示意圖；

圖6為化學溶液自配系統原理示意圖；

圖7為油水轉換器原理示意圖。

示意圖中零部件的標號說明：1.壓力傳感器；2.上傳力柱；3.入滲口；4.溫度傳感器a；5.加熱控制器；6.致冷控制器；7.圍壓室排氣閥；8.液壓油；9.壓力室；10.保溫殼體；11.鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套；12.鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管；13.升壓缸；14.上滲板；15.試件；16.下滲板；17.軸壓油入口；18.出滲口；19.壓頭；20.下傳力柱；21.高彈密封圈；22.熱縮管；23.煙霧報警器；24.真空排氣閥；25.導熱油；26.真空裝置；27.加熱機；28.溫度傳感器b；29.致冷機；30.致冷介質cacl2；31.密封蓋；32.溫度傳感器c；33.單向閥；34.電機；35.泵；36.蓄水箱；37.壓力變送器；38.安全閥；39.智能電磁調節閥a；40.流量傳感器a；41.智能電磁調節閥b；42.流量傳感器b；43.智能電磁調節閥c；44.流量傳感器c；45.智能高精度ph儀a；46.智能高精度ph儀b；47.智能電磁調節閥d；48.過濾器；49.化學溶液存放器；50.清洗蓄水缸；51.水箱；52.鈦加熱管；53.溫度傳感器d；54.流量傳感器d；55.高壓傳感器；56.低壓傳感器；57.高壓貯水缸；58.低壓貯水缸；59.低壓滲透控制閥a；60.低壓滲透控制閥b；61.高壓滲透控制閥a；62.高壓滲透控制閥b。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的試驗裝置及試驗方法作進一步詳細說明。

實施例1

圖1是巖石耦合滲透試驗裝置的原理示意圖，本發明包括蓄水箱36、壓力室9、升壓缸13、油水轉換器、溫度控制系統、化學溶液自配系統和管路系統。

參照圖6，泵35將水箱51中的水打入蓄水箱36，通過鈦加熱管52對蓄水箱36中的水加熱，從蓄水箱36流出的水經過蓄水箱36底端出水管上設有的智能電磁調節閥a39和流量傳感器a40後進入化學溶液自配系統，所述化學溶液自配系統包括化學溶液存放器49，設於化學溶液存放器49底部出水管的智能電磁調節閥b41和流量傳感器b42，清洗蓄水缸50，設於清洗蓄水缸50底部出水管的智能電磁調節閥c43和流量傳感器c44，化學溶液存放器49和清洗蓄水箱50底端的出水管依次連於蓄水箱36中出水的主管道，化學溶液存放器49和清洗蓄水箱50之間的主管道上還設有智能高精度ph儀a45和智能高精度ph儀b46，在接入清洗蓄水缸50出水管後的主管道上設有智能電磁調節閥d47和過濾器48，經過過濾器48過濾後的溶液進入油水轉換器。

圖7是油水轉化器的原理示意圖，油水轉換器包括流量傳感器d54、高壓傳感器55、低壓傳感器56、高壓貯水缸57、低壓貯水缸58、低壓滲透控制閥a59、低壓滲透控制閥b60、高壓滲透控制閥a61和高壓滲透控制閥b62，高壓貯水缸57上設有高壓傳感器55，低壓貯水缸58上設有低壓傳感器56。高壓貯水缸57和低壓貯水缸58均通過流量傳感器54接入壓力室，載入滲透壓。

參照圖2，通過壓力室9和升壓缸13分別實現圍壓和軸壓。

溫度控制系統包括保溫殼體10、加熱控制器5、加熱機27、致冷控制器6、致冷機29、鈦加熱管52、鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套11和鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12，所述保溫殼體10設於壓力室9外部，所述鈦加熱管52設於蓄水箱36內部，所述鑄鋁澆鑄不鏽鋼加熱圈套11設於升壓缸13上部，所述鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12設在壓力室9內部，加熱控制器5和致冷控制器6設在壓力室9外部，與鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12連接；

加熱控制器5外設加熱機27，所述加熱機27包括溫度傳感器b28、導熱油25、真空裝置26、真空排氣閥24和煙霧報警器23，所述加熱機27內部設有真空裝置26，真空裝置26內部裝有導熱油25，頂部設有真空排氣閥24，所述溫度傳感器b28從頂部插入加熱機27機體內部的導熱油25，所述加熱機27的頂部還設有煙霧報警器23；

致冷控制器6外設致冷機29，所述致冷機29包括溫度傳感器c32、致冷介質cacl230和密封蓋31，致冷機29內部裝有致冷介質cacl230，所述溫度傳感器c32從頂部插入致冷機29機體內部的致冷介質cacl230。

通過加熱機27和致冷機29分別向壓力室9內部的鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12注入導熱油25和致冷介質cacl230來控制壓力室9內的溫度，加載溫度場。

通過計算機控制臺控制壓力室9、溫度控制系統、化學溶液自配系統和油水轉換器，從而實現溫度-應力-滲流-化學多場耦合作用下巖石滲透試驗裝置。

本發明所述裂隙巖石高應力高水壓溫度化學耦合滲透試驗溫度系統裝置，試驗步驟如下：

步驟一、準備並安裝試樣：將準備好的矽膠均勻的塗抹到規格不同的巖石試樣表面並給試樣套上熱縮管22，用高溫熱風槍吹熱縮管22，使其可以緊貼試樣表面，防止側向滲流；在試樣兩端靠近傳力柱的地方加高彈密封圈21，防止熱縮管脫落，將製作好的試件15放在壓力室9上下蓋內的凹槽處，連接上下傳力柱，傳力柱中間有小孔與試樣接觸處刻有環形水槽及透水鋼板，以保證滲透沿試樣整個端面發生。

步驟二、安裝溫控裝置：安裝圍壓室排氣閥7，打開圍壓控油閥，使液壓油源系統中的液壓油8充入壓力室9中，當圍壓室的排氣閥中有油冒出時，說明壓力室9中充滿了圍壓油，立即關閉圍壓室排氣閥7；在壓力室9外接加熱機27和致冷機29，通過向壓力室9內安裝的鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12注入導熱油25或者致冷介質cacl230控制圍壓油的溫度；將溫度傳感器a4插入壓力室9內固定，再固定隔熱橡膠，當試樣的溫度達到目標值時，溫度傳感器a4反饋給計算機，計算機控制加熱機/致冷機停止工作。

步驟三、設置溫度控制：根據試驗要求，利用計算機「組態王」系統對加熱/致冷控制器設定加熱/致冷溫度，調整加熱/致冷頻率，將設置的初始溫度、恆定溫度、終止溫度及加熱/致冷時間，通過計算機傳輸給溫控系統，實現溫度參數全自動採集，溫控系統自動進行分階段、分級、線性加熱升溫及降溫，設置完成後、開始加熱/製冷；

步驟四：溫度試驗：達到目標溫度後，開始逐步緩慢的加載圍壓、軸壓；圍壓、軸壓達到目標值後，進行滲透壓排氣，防止管道中有氣體使滲透壓加載不穩定，排氣後加載滲透壓；

步驟五、通過向化學溶液存放器49中注入化學溶液來加載化學場，化學溶液流經化學溶液自配系統後進入油水轉換器，在油水轉換器中滲壓貯水缸作用後通過滲透壓逐漸滲透到巖石試樣中，實現溫度-滲流-應力-化學(thmc)對巖石試樣的多場耦合作用，試驗過程中溫控系統繼續運行以保持目標溫度恆定。

步驟六、自動控制試驗穩定階段：溫度場、化學場、應力場逐步穩定加載後，將油水轉換器的手動控制打到自動控制，通過電腦自動控制溫控系統、化學溶液自配系統和應力系統繼續持續穩定運行保持目標值，即可實現多場耦合試驗。

所述化學溶液的配置方法，其步驟如下：

步驟一、清洗高壓/低壓貯水缸：將低壓和高壓控制系統內的貯水缸中的空氣完全排空後清洗。打開四路低滲透壓和高滲透壓開關，在電腦計算機控制系統中，將要排空水的那路點擊「出水」，同時將對應的「升」設置為30，將流量由「小流量」改為「大流量」。這樣持續一段時間，即可把貯水缸中的空氣排空後清洗。

步驟二、配置溶質：向化學溶液存放器49中衝入半箱的自來水，通入co2氣體，使co2氣體充分與自來水反應，直至達到飽和狀態，得到碳酸溶液，即co2+h2o＝h2co3；打開蓄水箱36和化學溶液存放器49的智能電磁調節閥，通過電腦調節流量傳感器控制流量改變管路化學溶液的ph值，繼而可設置多種試驗工況。

步驟三、溶質衝入滲壓貯水缸：往滲壓貯水缸中衝入到達目標ph值的碳酸溶液。在電腦計算機控制系統中，點擊要進水的那路「進水」，同時將相應路的「降」設置為30，這樣就開始進水，持續一段時間即可充滿。

實施例2

溫度控制系統包括壓力室控溫和滲流水的控溫。

滲流水控溫：如圖6所示，通電後，泵35向蓄水箱36輸送水，在壓力變送器37的作用下，鈦加熱管52可對蓄水箱36中的水加熱至預定溫度，同時進行實時監測。通過智能電磁調節閥a39和流量傳感器a40控制蓄水箱36中熱水的出流量，在水流管路上包有良好的保溫材料，使得滲入試樣的水溫非常接近試驗溫度。

壓力室加溫：如圖2、圖4所示，將導熱油25注入加熱機27的真空裝置26中，之後將導油管安裝在導熱油入口處，導熱油25進入壓力室9後，啟動加熱控制器5並設定溫度目標值，然後通過向鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12內注入導熱油25對壓力室9進行加熱(最高150℃)，溫度傳感器a4深入到壓力室9內，能夠準確測出壓力室9內溫度，達到溫度目標值後，加熱控制器5停止工作。加熱過程是階段性，每當溫度傳感器測得的溫度低於目標值，加熱控制器5會自動啟動，繼續對壓力室9進行加熱，直到溫度再次到達目標值。同時為了試驗的安全性，當人離開實驗室時啟動煙霧報警器23，避免因導熱油25溫度過高引起安全事故。

壓力室致冷：同加熱過程相似，參照圖2、圖5。將致冷介質cacl2水溶液通入致冷機29，之後將引導管安裝在冷卻水入口，啟動致冷控制器6，通過向鑄鋁澆鑄不鏽鋼空氣介質控溫管12內注入致冷介質cacl230對壓力室9致冷(最低可達-30℃)，利用溫度傳感器a4的反饋，壓力室9內的溫度就能準確達到並穩定在目標溫度值。

採用實施例1的裝置，將溫度作為變量，進行以下實驗，實驗步驟為：(1)準備並安裝巖樣；(2)安裝並設置溫控系統：將溫度設定為25℃(75℃，150℃)；(3)溫控系統對實驗裝置進行加溫；(4)設置實驗目標值：溫度達到目標值25℃(75℃，150℃)以後，將油水轉換器的手動換成自動，然後在計算機控制系統，將圍壓的目標值設定為2.5mpa，滲壓的目標值設定為0.4mpa，軸壓目標值設定為20kn；(5)收集滲流液：等到計算機控制系統中顯示圍壓、滲壓、軸壓達到目標值以後，開始從出滲口18收集滲流液，然後利用體變測量儀來反應滲流液的體積，即平均流量。

得到以下實驗數據：

不同溫度條件下石灰巖裂隙平均流量表

實驗結果表明：不同溫度條件下巖石裂隙初始滲流量不同，溫度越高初始滲流量越大，滲透率越高，說明巖石裂隙的滲透特性有很大的變化。實驗結果和已有的理論相吻合，說明本裝置的溫控系統有十分優良的性能，能夠實現實驗對溫度系統裝置的要求。

實施例3

如圖6所示，待蓄水箱36中的水加熱或冷卻到目標溫度後，打開智能電磁調節閥a39和流量傳感器a40，使蓄水箱36中的水流入滲流管路；打開智能電磁調節閥b41和流量傳感器b42，將準備好的化學溶液存放器44裡的溶液同樣流入滲流管路；利用計算機控制系統採集流量傳感器的反饋控制相應的電磁調節閥開口來控制相應的流量；並啟動智能高精度ph儀a45，測定管路ph值，直到管道溶液ph值達到目標值後，打開智能電磁調節閥d47將符合要求的化學溶液通入滲流管路滲流進巖石試樣。

採用實施例1的裝置，將滲流溶液作為變量，進行實驗，實驗步驟如下：(1)準備並安裝巖樣；(2)安裝並設置化學溶液自配系統：將準備好的化學溶液注入化學溶液存放器49內；(3)加載滲壓：將油水轉換器的自動打到手動，打開油水轉換器上的四路低(高)滲透壓開關，將控制要注入化學溶液的貯水缸的那路點擊「進水」，這樣滲壓貯水缸就貯滿了化學溶液；(4)設置實驗目標值：將油水轉換器的手動換成自動，然後在計算機控制系統，將圍壓的目標值設定為1mpa，滲壓的目標值設定為0.5mpa，軸壓目標值設定為20kn；(5)收集滲流液：等到計算機控制系統中顯示圍壓、滲壓、軸壓達到目標值以後，開始從出滲口18收集滲流液，然後利用體變測量儀來反應滲流液的體積，即平均流量。

得到以下實驗數據：

不同ph值條件下完整石灰巖平均流量表

實驗結果表明：不同ph值溶液作用下，石灰巖的滲流量不同；加入碳酸溶液後巖石滲流量有所增加，完整巖石的滲透率增大，說明化學場對石灰巖的滲流特性有很大影響。從實驗結果來看本裝置的化學溶液自配系統由很好的性能，完全能夠滿足實驗對化學系統的要求，實驗數據精確且已收集，給整個多場耦合實驗帶來很大的便利。

實施例4

如圖6所示，待試驗全部完成卸載並拆除試樣後，向清洗蓄水缸50注滿水，打開智能調節閥c43和流量傳感器c44，開始清洗滲流管路、化學溶液存放器及滲壓貯水缸等儀器裝置，清洗過程中啟動智能高精度ph儀b46，通過計算機控制系統接收智能高精度ph儀b46的反饋，直到管路ph值達到7，結束清洗工作。