CN111948241B - 一种库区消落带劣化模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质灾害研究领域，具体涉及一种库区消落带劣化模拟系统。包括实验箱、收集实验箱内激发和接收样品质子能级跃迁信息的核磁共振信号处理器、采集和控制实验箱内的物理量变化的流量控制器、提高实验箱内温度的空气加压加热系统、降低实验箱内温度的液氮系统、给实验箱内注水的水位控制系统、给实验箱内排液降压的泄流系统和分析处理所有实验数据的上位机，本技术方案模拟消落带岩体在不同水位、不同压力、不同温度环境下的岩石力学性质变化、孔隙水对岩体的破坏作用及干湿循环对岩体的劣化作用，用以提高库区岸坡的生态修复能力和景观重建能力，减轻库区次生地质灾害风险，提高地质灾害预警预报能力，保障人民生命财产安全。

Description

一种库区消落带劣化模拟系统

技术领域

本发明涉及地质灾害研究领域，具体涉及一种库区消落带劣化模拟系统。

背景技术

三峡库区蓄水以来，库区水位在高程145～175m之间周期性涨落，形成了30m垂直落差的消落带。在江水浸泡、温度急剧变化的周期性循环作用下，岸坡消落带岩体质量、应力和岩石力学性能会快速劣化，引发新的地质灾害。比如2003年发生的千将坪滑坡，滑体堵塞青干河并激起了约40m的巨浪，致使80多栋农舍和4家企业厂房化为废墟；2008年三峡库区175m试验性蓄水时巫山县龚家坊危岩发生崩塌，产生涌浪高度14m，严重威胁了长江航道的安全和人民群众生命财产安全。

当水分通过渗流通道不断充填孔隙，岩体内部的可溶物质逐渐溶蚀，孔隙增大，岩石力学性质不断弱化；随着岩体溶蚀作用的加剧和孔隙的逐步连通，产生小的裂隙并逐步扩展连通，岩体的应力平衡状态被打破，容易诱发次生灾害。

中国专利CN201920533476公开了《消落带的信息采集装置》，包括船载平台、信息获取装置(三部相机)和控制系统，信息获取装置固定设置于所述船载平台上，获取消落带图像数据。

中国专利ZL200420050997公开了《水诱发滑坡模拟试验装置》，包括箱体、透水板、挡网、插板和滑坡体，可针对引起滑坡的多种水工况进行综合研究，也可分别对单一工况进行实验，提高了模拟的针对性和准确性。但该专利没有涉及传感器的布设，无法采集相关滑坡参数。

中国专利CN200410042628公开了《一种水诱发滑坡模拟试验装置及坡面位移监测方法》，包括试验台、实验箱、供水系统和设置在实验箱上的滑坡体，能对滑坡体失稳时的临界孔隙水压力、滑坡体失稳与承压水面积的关系进行研究。

中国专利CN201510133056公开了《降雨诱发滑坡模拟实验系统》，包括实验箱、滑坡测试装置、雨水模拟装置和集水装置，可以测试在不同降雨条件下滑坡参数(压力、拉力、水位)。

中国专利CN201310604632公开了《一种极端降雨诱发滑坡室内模拟实验平台》，包括平台底板、试验槽、排水槽、人工降雨装置、人工干旱装置、液压千斤顶、激光测距仪、滑坡体，可实现不同降雨工况的多组数据的采集。

中国专利CN201910805560公开了《一种探索降雨诱发滑坡机制的物理试验装置》，包括接水槽、接水槽水位控制门、接水槽滚轮、降雨系统支撑体、旋式降雨模拟系统、滑坡模拟装置、坡面模拟板、液压坡度调节器、漫水模拟装置、漫水装置控制门、抽水泵、输水管、总控制板、底座、全自动摄像头、电线、旋转电机、转轴、三角形导流板、导向滑轮、绳索固定柱，能够模拟不同接触面、不同坡度、不同降雨量下的降雨诱发滑坡及极端情况下的浸水诱发滑坡两种情况。但该发明仅能提供整个滑坡模拟过程的视频信息，没有搭载相关检测传感器，不能采集实验中的相关参数。

上述专利文件所公开的内容均不是一套完整的库区消落带劣化的模拟系统，不能对消落带岩体在不同水位、不同压力、不同温度环境下的岩石力学性质变化实现实时监控和重要参数采集。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种库区消落带劣化模拟系统，用以模拟消落带岩体在不同水位、不同压力、不同温度环境下的岩石力学性质变化、孔隙水对岩体的破坏作用及干湿循环对岩体的劣化作用，用于研究库区岸坡消落带的劣化机制，提高库区岸坡的生态修复能力和景观重建能力，减轻库区次生地质灾害风险，提高地质灾害预警预报能力，保障人民生命财产安全。

为了达到上述目的，本发明提出一种库区消落带劣化模拟系统，包括模拟自然环境的实验箱、收集实验箱内激发和接收样品质子能级跃迁信息的核磁共振信号处理器、采集和控制实验箱内的物理量变化的流量控制器、提高实验箱内温度的空气加压加热系统、降低实验箱内温度的液氮系统、给实验箱内注水的水位控制系统、给实验箱内排液降压的泄流系统和分析处理所有实验数据的上位机，所述流量控制器分别与实验箱、空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统、泄流系统和上位机电性连接，所述空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统和泄流系统与实验箱之间通过管道连接，所述核磁共振信号处理器分别于实验箱和上位机电性连接。

进一步，所述实验箱从外到内顺次设有保护外壳、绝缘屏蔽外壳、高均匀度永磁体、无磁铝底板、铜螺钉、缠绕在钢化玻璃管上的射频线圈和盛装样品的夹持器，所述夹持器位于实验箱的中部，且夹持器包括无磁玻璃钢外壳、无磁玻璃钢内壳和夹持器螺纹盖，所述无磁玻璃钢外壳和无磁玻璃钢内壳之间设有光纤，所述光纤在无磁玻璃钢内壳的外壁上均匀设有4组，且每一组上均设有沿着无磁玻璃钢轴向均匀分布的6个光纤声波检波器，所述无磁玻璃钢内壳顶部和底部的外壁上设有凹槽，所述凹槽内设有均采用斜对称安装的温湿度传感器和压力传感器，所述温湿度传感器和压力传感器采用碳纤维传输线串接。

进一步，所述夹持器螺纹盖的截面形状为T形，且在其底部设有和无磁玻璃钢内壳内侧壁内螺纹相匹配的外螺纹，所述夹持器螺纹盖上还设有光源接头、光信号出口接头、空气增压加热连接头、液氮连接头、液体连接头和泄流管连接头，所述碳纤维传输线和光纤与信号传输接头电连接，所述实验箱、核磁共振信号处理器、流量控制器、空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统和泄流系统分别与夹持器螺纹盖的上述接头匹配连接。

进一步，所述空气增压加热系统包括顺次连接的空气加热器、空气泵、电子流量阀和进气管，所述液氮系统包括顺次液氮存储罐、液压泵、电子流量阀和进气管，所述水位控制系统包括顺次连接的水箱、液压泵、电子流量阀和进水管，所述泄流系统包括顺次连接的水箱、真空泵、电子流量阀和不锈钢水管，所述空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统和泄流系统的电子流量阀均与流量控制器电性连接，且上述系统中的进水管和不锈钢水管与夹持器螺纹盖上的空气增压加热连接头、液氮连接头、液体连接头和泄流管连接头匹配连接。

进一步，所述上位机为计算机系统，所述夹持器内部的实验数据传输到上位机内，所述上位机可对样品含水饱和度、渗透率、孔隙度、温度、压力等参数进行测定，进而分析样品的破裂性质及劣化机制。

进一步，所述流量控制器由主控芯片、显示和控制模块、温湿度反馈信号、压力反馈信号、泄流反馈信号、电源控制模块构成。

进一步，所述核磁共振信号控制器主要由发射通道、接收通道和门控通道构成，所述核磁共振信号控制器的核磁共振回波检测电路主要由DSP、FPGA、ADC和抗混叠滤波器等器件组成。

优选地，所述绝缘屏蔽外壳的材质为无磁铝板，且绝缘屏蔽外壳呈密封状态，原因是为了避免漏磁。

优选地，所述射频线圈与无磁铝底板之间设有进行隔离的铜螺钉，所述螺杆将二者隔离的间隙为15mm，将二者隔离的原因是，避免电流振荡，使核磁共振信号处理器接收到的信号更加的稳定。

优选地，所述高均匀度永磁体由N38SH钕铁硼材料组合构成，其数量为16块，且各个高均匀度永磁铁的平面极化方向相同，因为按照双极磁力线原理将永磁体块沿着圆周方向排列，这样在整个磁体系统内部即可产生均匀的磁场。

本技术方案的工作方原理如下：

空气增压加热系统在流量控制器的控制作用下，通过进气管将加热后的空气以设定的流速泵入夹持器，实现对夹持器内部的升温控制，模拟岸坡岩体在温度升降和不同压力条件下的损伤作用。

液氮系统在流量控制器的控制作用下，通过进气管将液氮以设定的流速泵入夹持器，实现对夹持器内部的降温控制，模拟岸坡岩体在温度升降条件下的损伤作用。

水位控制系统在流量控制器的控制作用下，通过进水管将液体以设定的流速泵入夹持器，实现夹持器内部岩石的干湿循环，模拟岸坡岩体在水位升降循环条件下的水饱和程度、溶蚀作用下的孔隙变化、岩体破裂损伤机制等。

泄流系统在流量控制器的控制作用下，通过不锈钢水管将实验箱内的液体以设定的速度抽入水箱中存放，降低实验箱内的压力，模拟岸坡岩体在温度、压力、水位下降条件下的损伤作用。

核磁共振信号处理器与流量控制器将夹持器内部样品的实验数据实时传输到上位机，通过数据处理得到测试样品的含水饱和度、渗透率、孔隙度、温度、压力等参数的测定，可实时检测测试样品内部的稳定状态，进而分析样品的破裂性质及劣化机制。

本技术方案的有益效果如下：

由于库区岸坡消落带的劣化机制较为复杂。本发明与现有技术相比，本发明首次提出了一种库区岸坡消落带劣化的模拟系统，模拟消落带岩体在不同水位、不同压力、不同温度环境下的岩石力学性质变化、孔隙水对岩体的破坏作用及干湿循环对岩体的劣化作用，用于研究库区岸坡消落带的劣化机制。核磁共振系统用于检测岩体的孔隙度、含水饱和度、渗透率等参数，4条光纤搭载了24个光纤声波检波器，可用于检测岩体的破裂信号和破裂位置，空气加压加热系统、液氮系统、水量控制系统和泄流系统用于模拟库区岸坡消落带岩体的水位、压力、温度环境变化引发的消落带岩体软化和劣化条件；夹持器内的温度、压力单元能实时将夹持器内部的环境参数反馈到流量控制器，通过人工调节实现干湿循环、温压变化条件下的连续试验。

该发明可模拟库区岸坡岩体在干湿循环作用下，水分通过岩石渗流通道逐渐在小孔隙内贯通，岩体内部形成小裂隙并逐步贯通的过程，可直观反映不同环境下岩体内部的溶蚀机制、孔隙和裂隙的时空分布特征、岩体在水化作用下的破裂损伤过程等，对于研究库区岸坡消落带劣化机制及库区岸坡滑坡或崩塌机制具有重要的意义和实用价值，有助于减轻库区次生地质灾害风险、提高地质灾害预警预报能力，保障人民生命财产安全。此外，该发明对于提高库区岸坡的生态修复能力和景观重建能力也具有重要的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例库区岸坡消落带劣化模拟系统示意图。

图2为本发明实施例的实验箱俯视图示意图。

图3为本发明实施例的无磁铝底板平面示意图。

图4为本发明实施例夹持器内部剖视图示意图。

图5为本发明实施例的核磁共振信号处理电路模块图示意图。

图6位本发明实施例的流量控制器的原理图示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施过程如下：

图1到图3示例了一种水库消落带劣化的模拟系统结构。主要包括实验箱1、夹持器2、核磁共振信号处理器3、流量控制器4、空气加压加热系统5、液氮系统6、水位控制系统7、泄流系统8、上位机9。

实验箱1由保护外壳11、绝缘屏蔽外壳12、高均匀度永磁体13、无磁铝底板14、铜螺钉151和152、射频线圈16、钢化玻璃管17构成。实验箱1为280×280×480mm³的长方体，与核磁共振信号处理器3和流量控制器4相连，主要实现核磁共振信号、声信号、温度、压力、湿度数据的采集和传输。

保护外壳11由厚度为3mm的5Mn15无磁钢锻造为280×280×480mm³的长方体，具有防水、防腐蚀、耐高温的特点。绝缘屏蔽外壳12由厚度为2mm的无磁铝板材料构成，外壳呈密封，用于固定高均匀度永磁体13，屏蔽永磁体漏磁。高均匀度永磁体13由16块N38SH钕铁硼材料组合构成，单块磁体为40×40×360mm³的长方体，剩磁感应强度为1.23～1.27Tesla，矫顽力为876～939kA/m，内禀矫顽力为1600kA/m，最大磁能积为287～310kJ/m³，最高工作温度150℃。每个永磁体块的平面极化方向相同。按照双极磁力线原理将永磁体块沿着圆周方向排列，这样在整个磁体系统内部即可产生均匀的磁场。

无磁铝底板14为圆环形中空的结构，外直径为235mm，内直径为210mm，厚度为3mm，均匀布设了16个8mm的孔，通过铜螺钉15固定高均匀度永磁体13的方向和位置。铜螺钉15为M8铜螺钉，直径8mm，长度为385mm，螺钉两端为螺母。

射频线圈16用于产生射频磁场，激发和接收被测样品中的质子发生能级跃迁信息，传输给核磁共振信号处理器3处理，观测核磁共振现象。射频线圈采用螺线管结构，为直径0.8mm的铜丝，缠绕在钢化玻璃管17上，线圈匝数50，线间距5mm，长度为300mm。作为谐振电路的一部分，射频线圈与无磁铝底板14的距离为15mm，通过铜螺杆隔离，避免电流振荡造成核磁共振信号接收的不稳定。钢化玻璃管17为厚度为3mm、内直径为190mm的玻璃管，射频线圈16均匀缠绕在玻璃管上。

图4示例了一种水库消落带劣化的模拟系统的夹持器2结构。主要包括无磁玻璃钢外壳21和无磁玻璃钢内壳22、光纤23、光纤声波检波器24、温湿度传感器25、压力传感器26、纤维线传输线27、测试样品28、夹持器螺纹盖29构成。

夹持器2为外直径180mm、内径110mm长度450mm的圆柱形管状结构，被测样品28放置于夹持器的中心腔体内。为了保证实验数据的准确和完整，被测样品28需加工为直径100mm、长度为400mm的圆柱体。无磁玻璃钢外壳21和无磁玻璃钢内壳22间距为250mm，采用厚度为5mm的耐温耐压高性能材料，至少满足温度-40℃～120℃、压力0～60MPa的条件。无磁玻璃钢内壳22内测为顺时针螺纹，与夹持器螺纹盖29相连后封闭测试样品8。外壳21和内壳22中间为光纤23，采用玻璃胶粘在内壳22上。光纤23分别在0度、90度、270度方向各连接有6个光纤声波检波器24，光纤声波检波器24采用光纤布拉格光栅结构，频率响应范围为3Hz～800Hz，动态范围120dB，具有并行、实时、高分辨率、高灵敏度及抗电磁干扰等诸多特点。

温湿度传感器25、压力传感器26均采用MEMS工艺芯片。温湿度传感器25和压力传感器26采用斜对称式安装，分别安装于无磁玻璃钢内壳22顶部和尾部的凹槽内。温湿度传感器25采用SHT11智能化湿度温度传感器，外形尺寸为7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm)，测量相对湿度的范围是0～100％，分辨力0.03％RH，最高精度为±2％RH；测量温度的范围是-40℃～+123.8℃，分辨力为0.01℃。压力传感器26采用MEMS工艺芯片，以掺杂多晶硅膜作为应变电阻构成惠斯顿电桥，外直径5mm，压力测试范围为0～6Mpa,工作温度为-40～220℃，测量精度达0.01-0.03％FS。温湿度传感器25、压力传感器26采集的数据通过碳纤维线传输线27与螺纹盖信号传输接头293相连。

夹持器螺纹盖29由高强度钢化尼龙塑料形成两个相互连接的圆柱状，盖帽直径200mm，长度30mm，螺纹部分直径110mm，长度60mm，通过顺时针方向旋转入夹持器2中，拧紧后将测试样品28封闭于夹持器中。夹持器螺纹盖29上分别有光源接头291、光信号出口接头292、信号传输接头293、空气增压加热连接头294、液氮连接头295、液体连接头296、泄流管连接头297。光源接头291采用标准QBH接头，与光纤23相连，接口为锥形导入设计，可轻松与激光器相连，确保光纤能够安全的紧固在10μm之内。光信号出口292采用ST光纤接口，支持热插拔。信号传输接头293采用M12X-Code型8芯母头，防护等级为IP67，具有防水功能。空气增压加热连接头294、液氮连接头295、液体连接头296、泄流管连接头297均采用直通卡套式不锈钢接头，套管外径12mm，接头内部导流管直径7mm，实现不同类型流体的精准控制。

图5示例了一种水库消落带劣化的模拟系统的核磁共振信号处理器3的内部电路模块原理图。主要由发射通道、接收通道和门控通道构成。发射通道激发处于热平衡状态的原子核在交变脉冲的作用下产生核磁共振现象；接收通道将天线探测到的微弱核磁共振信号转换为电压信号，信号增益后通过下变频去除载波频率，经过ADC将模拟信号转换为数字信号后送入DSP进一步处理；门控通道通过开关控制天线按照一定的时间序列，交替实现射频脉冲的发射和核磁共振信号的接收。

核磁共振信号控制器3的核磁共振回波检测电路主要由DSP、FPGA、ADC和抗混叠滤波器等器件组成。采集电路接收来自前置放大电路的回波信号，采样时钟由FPGA提供。经过多级放大后的回波信号做抗混叠滤波处理、模数转换后送入FPGA缓存，缓存的数据通过总线方式传输到DSP中。另外，DSP生成一定位数的DDS(DirectDigitalSynthesis)控制和时序指令，产生DDS所需要的频率字，通过FPGA传输给DDS芯片，由DDS芯片生成所需的时钟信号返回给FPGA。控制和时序指令包括射频脉冲的宽度、回波采集个数、回波间隔、增益刻度等。FPGA完成整个电路的时序控制，控制DDS生成脉冲序列所需的时钟信号，并为回波采集电路提供精准的采样时钟。

图6示例了一种水库消落带劣化的模拟系统的流量控制系统4的内部电路模块原理图。流量控制器4由主控芯片41、显示和控制模块42、温湿度反馈信号43、压力反馈信号44、泄流反馈信号45、电源控制模块46构成。主控芯片41采用TI公司的MSP430f5529单片机，16通道12位ADC，16位RISC架构，高达25MHz的时钟频率，128KB的闪存，63个I/O接口，80引脚LQFP封装，完全能满足夹持器内部温度、压力、水位等的流量控制需要。显示和控制模块中，数字显示器421实现温度、压力、液体流速的数字显示功能，实时反映夹持器内壳22内部的环境参数；流量调节控制器422采用旋钮式开关，温度开关的调节范围为-20摄氏度～120摄氏度，压力开关的调节范围为0～25MPa，液体流速开关的调节范围为0～20cm³/min。控制按钮423为按钮式开关，与主控芯片41相连接，实现温度、压力、流速的运行/暂停、预设、复位、清除等功能；电源开关424采用按钮式开关，实现整个流量控制器4的电源开启和关闭功能。温湿度反馈信号43、压力反馈信号44、流速反馈信号45、为铜芯信号线，将夹持器2内部的温度、湿度、压力和流速反馈到主控芯片41处理；电源模块46实现220V交流电压转换为3.3V的电压，为主控芯片41的工作供电。

主控芯片41的输出分别与空气电子流量阀53、液氮电子流量阀63、流速电子流量阀73、泄流速度电子流量阀83相连，通过电子流量阀中的节流阀控制气体和液体的流速和流量。

空气增压加热系统5由空气加热器51、空气泵52、电子流量阀53和进气管54构成，空气加热器51实现对空气加热的功能，与空气泵52相连，由空气泵52将加热后的空气泵入夹持器2内。电子流量阀53在控制器4的控制作用下，通过直径为9.5mm(3/8英寸)的不锈钢进气管54将加热后的空气以设定的流速泵入夹持器2，实现对夹持器内部的升温控制，模拟岸坡岩体在温度升降和不同压力条件下的损伤作用。

液氮系统6由液氮存储罐61、液压泵62、电子流量阀63和进气管64构成，液压泵62从液氮存储罐61中将液氮以不同流速泵入夹持器2；电子流量阀63与控制器4相连，通过直径为9.5mm(3/8英寸)的不锈钢进气管64将液氮以设定的流速泵入夹持器2，实现对夹持器内部的降温控制，模拟岸坡岩体在温度升降条件下的损伤作用。

水位控制系统7由水箱71、液压泵72、电子流量阀73和进水管74构成，液压泵72从水箱71中将液体以不同流速泵入夹持器2；电子流量阀73与控制器4相连，通过直径为9.5mm(3/8英寸)的不锈钢进气管74将液体以设定的流速泵入夹持器2，实现夹持器内部岩石的干湿循环，模拟岸坡岩体在水位升降循环条件下的水饱和程度、溶蚀作用下的孔隙变化、岩体破裂损伤机制等。

泄流系统8由水箱81和真空泵82构成，真空泵82将液体和液态氮从夹持器2内部抽出，电子流量阀83与控制器4相连，通过直径为9.5mm(3/8英寸)的不锈钢水管84将液体以设定的速度抽入水箱81中存放，模拟岸坡岩体在温度、压力、水位下降条件下的损伤作用。

上位机91为计算机系统，预装了核磁共振数据处理软件、光纤数据处理软件、光纤声波检波器处理解释软件等，将夹持器2内部的实验数据实时传输到上位机8，通过数据处理得到测试样品含水饱和度、渗透率、孔隙度、温度、压力等参数的测定，可实时检测测试样品内部的稳定状态，进而分析样品的破裂性质及劣化机制。上位机8与数据存储器9相连，数据存储器92为4U机架式、64位多核存储处理器、容量96TB的阵列磁盘，主机为热插拔24盘位，单盘存储容量4TB，可扩展到288TB存储量，具备ECC自动纠错内存和自动声光报警功能，实现长期模拟实验的数据无漏无误存储。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：包括模拟自然环境的实验箱、收集实验箱内激发和接收样品质子能级跃迁信息的核磁共振信号控制器、采集和控制实验箱内的物理量变化的流量控制器、提高实验箱内温度的空气加压加热系统、降低实验箱内温度的液氮系统、给实验箱内注水的水位控制系统、给实验箱内排液降压的泄流系统和分析处理所有实验数据的上位机，所述流量控制器分别与实验箱、空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统、泄流系统和上位机电性连接，所述空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统和泄流系统与实验箱之间通过管道连接，所述核磁共振信号控制器分别于实验箱和上位机电性连接；所述实验箱从外到内顺次设有保护外壳、绝缘屏蔽外壳、高均匀度永磁体、无磁铝底板、铜螺钉、缠绕在钢化玻璃管上的射频线圈和盛装样品的夹持器，所述夹持器位于实验箱的中部，且夹持器包括无磁玻璃钢外壳、无磁玻璃钢内壳和夹持器螺纹盖，所述无磁玻璃钢外壳和无磁玻璃钢内壳之间设有光纤，所述光纤在无磁玻璃钢内壳的外壁上均匀设有4 组，且每一组上均设有沿着无磁玻璃钢轴向均匀分布的 6 个光纤声波检波器，所述无磁玻璃钢内壳顶部和底部的外壁上设有凹槽，所述凹槽内设有均采用斜对称安装的温湿度传感器和压力传感器，所述温湿度传感器和压力传感器采用碳纤维传输线串接；核磁共振信号控制器包括有发射通道、接收通道和门控通道构成，所述核磁共振信号控制器的核磁共振回波检测电路包括有DSP、FPGA、ADC 和抗混叠滤波器器件。

2.根据权利要求 1 所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述夹持器螺纹盖的截面形状为 T 形，且在其底部设有和无磁玻璃钢内壳内侧壁内螺纹相匹配的外螺纹，所述夹持器螺纹盖上还设有光源接头、光信号出口接头、空气增压加热连接头、液氮连接头、液体连接头和泄流管连接头，所述碳纤维传输线和光纤与信号传输接头电连接，所述实验箱、核磁共振信号控制器、流量控制器、空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统和泄流系统分别与夹持器螺纹盖的上述接头匹配连接。

3.根据权利要求 1 所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述流量控制器由电性连接的主控芯片、显示和控制模块、温湿度反馈信号、压力反馈信号、泄流反馈信号、电源控制模块构成。

4.根据权利要求2 所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述空气增压加热系统包括顺次连接的空气加热器、空气泵、电子流量阀和进气管，所述液氮系统包括顺次连接的液氮存储罐、液压泵、电子流量阀和进气管，所述水位控制系统包括顺次连接的水箱、液压泵、电子流量阀和进水管，所述泄流系统包括顺次连接的水箱、真空泵、电子流量阀和不锈钢水管，所述空气加压加热系统、液氮系统、水位控制系统和泄流系统的电子流量阀均与流量控制器电性连接，且上述系统中的进水管和不锈钢水管与夹持器螺纹盖上的空气增压加热连接头、液氮连接头、液体连接头和泄流管连接头匹配连接。

5.根据权利要求 1 所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述上位机为计算机系统，所述夹持器内部的实验数据传输到上位机内，所述上位机对样品含水饱和度、渗透率、孔隙度、温度、压力的参数进行测定，进而分析样品的破裂性质及劣化机制。

6.根据权利要求 1所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述绝缘屏蔽外壳的材质为无磁铝板，且绝缘屏蔽外壳呈密封状态。

7. 根据权利要求 1所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述射频线圈与无磁铝底板之间设有进行隔离的铜螺钉，所述铜螺钉将二者隔离的间隙为 15mm。

8.根据权利要求 1所述的一种库区消落带劣化模拟系统，其特征在于：所述高均匀度永磁体由 N38SH 钕铁硼材料组合构成，其数量为 16 块，且各个高均匀度永磁体的平面极化方向相同。

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