CN108051305A - 多场耦合作用室内柱浸试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，包括试样承载桶、应力传递垫块、临时蓄液池、底部密封垫块和控制阀；所述底部密封垫块与试样承载桶的底部组合；所述临时蓄液池位于试样承载桶内的试样的上部；所述应力传递垫块置于临时蓄液池的上部；所述控制阀包括液体流入控制阀和液体流出控制阀。该装置简易、有效、适用性强，有效地解决了现有装置使用单一且效果不佳的问题。

Description

多场耦合作用室内柱浸试验装置
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种多场耦合作用室内柱浸试验装置。
背景技术
岩土体堆积状散体力学特性及变形规律的研究在近年来一直是岩土工程领域的热点问题，研究岩土体柱浸过程中的力学特性对采用堆浸、原地浸矿矿山的安全回采具有重要指导意义。目前堆浸法、原地浸矿法已经成为一种提取贫矿、尾矿、稀土矿等矿物中有用组分的一种有效、经济的提取工艺。对于低品位矿石、难选矿石和废石中的有用组分，堆浸是较为有效的提取方法；但由于堆浸、原地浸出过程中矿物内部应力结构链在上部矿堆产生的应力场、浸矿液入渗产生的渗流场以及化学场等多场耦合作用下发生破坏，改变了内部矿样骨架所承受的有效应力即强度特性发生变化。为了研究柱浸过程中矿样在多场耦合作用下的强度特性和变形机理，设计研发了多场耦合作用室内柱浸试验装置。
现有的试验装置并不能够满足室内试验的要求，存在的弊端如下：(1)浸矿装置：一般采用橡胶套、竹板等固定矿物，利用输液管或喷洒的方式加入浸矿液；造成浸矿液流失严重，浸出液收集不完全严重影响试验结果。(2)力学装置：散体、岩土体的力学试验通常采用刚性器件包裹矿物在压力机上进行，无法同时实现浸矿液的渗流及矿物与浸矿液的化学反应，与矿山实际出入较大。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，该装置简易、有效、适用性强，有效地解决了现有装置使用单一且效果不佳的问题。本发明结合达西定律、现场堆浸、原地浸矿的实际情况，设计了浸矿液入渗、浸矿液与矿物化学反应与应力施加集于一体的多场耦合作用室内柱浸试验装置。该装置保证了渗流场、化学场和应力场可以同时发生作用；临时蓄液池使浸矿液可以以面的形式均匀入渗，保证了试样与浸矿液充分接触且使得化学作用更加完全；水位管与承载桶连通保证了水位管内压强与承载桶内压强一致，可以时刻反应承载桶内浸矿液液面情况；整个试验过程是在密闭的装置中进行，保证了浸矿液与浸出液不外流，采集的试验数据更加真实有效。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，包括试样承载桶、应力传递垫块、临时蓄液池、底部密封垫块和控制阀；所述底部密封垫块与试样承载桶的底部组合；所述临时蓄液池位于试样承载桶内的试样的上部；所述应力传递垫块置于临时蓄液池的上部；所述控制阀包括液体流入控制阀和液体流出控制阀。
作为一种优选，所述试样承载桶采用尼龙材料，管壁厚度为10mm；所述底部密封垫块采用尼龙材料，实心；所述底部密封垫块与所述试样承载桶的底部通过螺纹进行组合。
作为一种优选，所述临时蓄液池采用尼龙材料，中空；所述临时蓄液池的横截面为圆形，其外径与试样承载桶的内径相等；所述临时蓄液池的下部开有若干个出液口。
作为一种优选，所述应力传递垫块采用刚性钢材，实心圆柱体，底面直径略小于试样承载桶的内径。
进一步地，所述试验装置还包括水位管和导液管；所述水位管采用透明PVC材料，水位管的一端位于距离试样承载桶底部20mm处，另一端沿着试样承载桶的轴线方向向上一定距离处布置，水位管的长度根据试样承载桶的高度确定；导液管采用PVC软管，位于液体流入控制阀和临时蓄液池之间，用于将液体导入临时蓄液池。
进一步地，所述试样承载桶底部20mm处与水位管相对的一侧安装有液体流出控制阀；所述液体流出控制阀以及水位管与试样承载桶连通的位置设有防堵塞网。
进一步地，所述防堵塞网采用尼龙材料，网状；所述水位管上设有水位刻度。
进一步地，距离试样承载桶顶部30mm处设置有装样警戒线，该警戒线表示装样的最高点；距离试样承载桶顶部10mm处安装有液体流入控制阀。
进一步地，所述控制阀均选用蝶阀，蝶阀的直径7mm，螺纹端长度10mm。
进一步地，将所述试验装置放置在相应的试验机上，可以测得相应的试验参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)该试验装置简易、有效、适用性强。
(2)该试验装置保证了渗流场、化学场和应力场可以同时发生作用。
(3)临时蓄液池使浸矿液可以以面的形式均匀入渗，保证了试样与浸矿液充分接触且使得化学作用更加完全。
(4)水位管与承载桶连通保证了水位管内压强与承载桶内压强一致，可以时刻反应承载桶内浸矿液液面情况。
(5)整个试验过程在密闭的装置中进行，保证了浸矿液与浸出液不外流，采集的试验数据更加真实有效。
附图说明
图1是本发明所提供的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置的组成结构示意图。
附图标记说明：1、试样承载桶；2、应力传递垫块；3、临时蓄液池；4、底部密封垫块；5、控制阀；5-1、液体流入控制阀；5-2、液体流出控制阀；6、水位管；7、导液管；8、出液口；9、防堵塞网；10、水位刻度；11、装样警戒线。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，包括试样承载桶1、应力传递垫块2、临时蓄液池3、底部密封垫块4和控制阀5；所述底部密封垫块4与试样承载桶1的底部组合；所述临时蓄液池位3于试样承载桶1内的试样的上部；所述应力传递垫块2置于临时蓄液池3的上部；所述控制阀5包括液体流入控制阀5-1和液体流出控制阀5-2。
具体来讲，所述试样承载桶1采用尼龙材料，管壁厚度为10mm；所述底部密封垫块4采用尼龙材料，实心；所述底部密封垫块4与所述试样承载桶1的底部通过螺纹进行组合。所述临时蓄液池3采用尼龙材料，中空；所述临时蓄液池3的横截面为圆形，其外径与试样承载桶1的内径相等；所述临时蓄液池3的下部开有若干个出液口8。所述应力传递垫块2采用刚性钢材，实心圆柱体，底面直径略小于试样承载桶1的内径。
所述试验装置还包括水位管6和导液管7；所述水位管6采用透明PVC材料，水位管6的一端位于距离试样承载桶底部20mm处，另一端沿着试样承载桶的轴线方向向上一定距离处布置，水位管6的长度根据试样承载桶1的高度确定；导液管7采用PVC软管，位于液体流入控制阀5-1和临时蓄液池3之间，用于将液体导入临时蓄液池3。
所述试样承载桶1底部20mm处与水位管6相对的一侧安装有液体流出控制阀5-2；所述液体流出控制阀5-2以及水位管6与试样承载桶1连通的位置设有防堵塞网9。所述防堵塞网9采用尼龙材料，网状；所述水位管6上设有水位刻度10。距离试样承载桶1顶部30mm处设置有装样警戒线11，该警戒线表示装样的最高点；距离试样承载桶1顶部10mm处安装有液体流入控制阀5-1。
所述控制阀5均选用蝶阀，蝶阀的直径7mm，螺纹端长度10mm。将所述试验装置放置在相应的试验机上，可以测得相应的试验参数。
实施例
本发明实施例所提供的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置中各个设备的尺寸规格如下：
应力传递垫块：D＝70mm，H＝100mm；临时蓄液池：D＝100mm，H＝20mm；试样承载桶：D(内)＝100mm，H＝500mm(具体的尺寸可根据需要调整)；底部密封垫块：D1＝80mm，H1＝20mm(上端)，D2＝100mm，H2＝10mm(下端)，上端外侧有螺纹与承载桶下端部位螺纹对应；水位管：D＝6mm，H＝400mm；控制阀：D＝7mm，L＝10mm。
试验装置组装：底部密封垫块与承载桶底部螺纹端组合；在承载桶底部20mm处沿着径向一端安装液体流出控制阀，另一端先安装防堵塞网再安装水位管，水位管的另一端沿着承载桶轴线方向400mm处安装固定；在离承载桶顶部30mm处标注装样警戒线即装样最高点；在离承载桶顶部10mm处安装液体流入控制阀。
试验装置的使用：(1)往组装好的装置内装样至警戒线附近；(2)先将临时蓄液池置于试样上部，再将应力传递垫块置于临时蓄液池上部；(3)依次打开液体流出控制阀、流体流入控制阀；(4)通过旋转蝶阀调节浸矿液流速，同时根据试验需要在应力传递垫块上施加载荷；(5)开始试验。
各参量测定方法：
应力：将该装置放置在相应的试验机上，如RMT-150C等实验仪器，可获得其值σ。
应变：通过应力传递垫块的下降的距离L与初始高度H的比值得到散体的应变ε。
孔隙度：分别测得在未浸矿状态下仪器的重量a及散体矿堆饱和浸矿状态下仪器的重量b，以及未浸矿前矿样体积V1＝装置横截面积s×矿柱高度h，则其孔隙度为：n＝(b-a)/s*h*ρ,其中ρ表示液体密度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，包括试样承载桶、应力传递垫块、临时蓄液池、底部密封垫块和控制阀，其特征在于：所述底部密封垫块与试样承载桶的底部组合；所述临时蓄液池位于试样承载桶内的试样的上部；所述应力传递垫块置于临时蓄液池的上部；所述控制阀包括液体流入控制阀和液体流出控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述试样承载桶采用尼龙材料，管壁厚度为10mm；所述底部密封垫块采用尼龙材料，实心；所述底部密封垫块与所述试样承载桶的底部通过螺纹进行组合。
3.根据权利要求2所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述临时蓄液池采用尼龙材料，中空；所述临时蓄液池的横截面为圆形，其外径与试样承载桶的内径相等；所述临时蓄液池的下部开有若干个出液口。
4.根据权利要求3所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述应力传递垫块采用刚性钢材，实心圆柱体，底面直径略小于试样承载桶的内径。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括水位管和导液管；所述水位管采用透明PVC材料，水位管的一端位于距离试样承载桶底部20mm处，另一端沿着试样承载桶的轴线方向向上一定距离处布置，水位管的长度根据试样承载桶的高度确定；导液管采用PVC软管，位于液体流入控制阀和临时蓄液池之间，用于将液体导入临时蓄液池。
6.根据权利要求5所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述试样承载桶底部20mm处与水位管相对的一侧安装有液体流出控制阀；所述液体流出控制阀以及水位管与试样承载桶连通的位置设有防堵塞网。
7.根据权利要求6所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述防堵塞网采用尼龙材料，网状；所述水位管上设有水位刻度。
8.根据权利要求7所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：距离试样承载桶顶部30mm处设置有装样警戒线，该警戒线表示装样的最高点；距离试样承载桶顶部10mm处安装有液体流入控制阀。
9.根据权利要求8所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：所述控制阀均选用蝶阀，蝶阀的直径7mm，螺纹端长度10mm。
10.根据权利要求9所述的一种多场耦合作用室内柱浸试验装置，其特征在于：将所述试验装置放置在相应的试验机上，可以测得相应的试验参数。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203534910U (zh) * 2013-10-15 2014-04-09 合肥工业大学 应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置
CN104655545A (zh) * 2015-03-19 2015-05-27 哈尔滨工业大学 一种测量碎石混合料空隙率的方法
CN204661794U (zh) * 2015-05-13 2015-09-23 中国科学院过程工程研究所 一种加压柱浸试验装置
US20150300932A1 (en) * 2012-11-07 2015-10-22 Sandstone Diagnostics, Inc. Methods and Devices for Processing Samples and Counting Cells
CN204855317U (zh) * 2015-06-03 2015-12-09 中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司 粗颗粒土样渗透系数与溶滤变形系数联合测定装置
CN105486840A (zh) * 2015-12-28 2016-04-13 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种固结渗透联合实验装置
CN106018236A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 河海大学 岩石耦合渗透试验中多功能整体压帽式压力室及试验方法
CN106442260A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 江西理工大学 一种测量稀土浸矿过程中渗透系数的方法
CN106546527A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 浙江科技学院（浙江中德科技促进中心） 用于测量岩石渗透率的渗透仪

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150300932A1 (en) * 2012-11-07 2015-10-22 Sandstone Diagnostics, Inc. Methods and Devices for Processing Samples and Counting Cells
CN203534910U (zh) * 2013-10-15 2014-04-09 合肥工业大学 应力、渗流、化学耦合岩石三轴蠕变试验装置
CN104655545A (zh) * 2015-03-19 2015-05-27 哈尔滨工业大学 一种测量碎石混合料空隙率的方法
CN204661794U (zh) * 2015-05-13 2015-09-23 中国科学院过程工程研究所 一种加压柱浸试验装置
CN204855317U (zh) * 2015-06-03 2015-12-09 中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司 粗颗粒土样渗透系数与溶滤变形系数联合测定装置
CN105486840A (zh) * 2015-12-28 2016-04-13 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种固结渗透联合实验装置
CN106018236A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 河海大学 岩石耦合渗透试验中多功能整体压帽式压力室及试验方法
CN106442260A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 江西理工大学 一种测量稀土浸矿过程中渗透系数的方法
CN106546527A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 浙江科技学院（浙江中德科技促进中心） 用于测量岩石渗透率的渗透仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱屯: "《现代铜湿法冶金》", 31 October 2002, 冶金工业出版社 *
李永欣等: "离子型稀土浸矿过程渗透性变化规律研究", 《金属矿山》 *

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