CN114324603B - 冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，包括步骤：一、制备充填节理岩石试样；二、单边冻融循环作用下充填节理岩石试样波速和岩石层波速的测量；三、充填节理层波阻抗的计算；四、充填节理层损伤度的计算；五、建立单边冻融循环次数与充填节理岩石试样的劣化度的关系曲线。本发明能够实现对充填节理层岩石试样中的充填节理层的波阻抗进行实时测量，并以充填节理层的波阻抗作为评价充填节理层岩石的整体损伤劣化的因素，结果更加精确，便于推广使用。

Description

冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法
技术领域
本发明属于岩石损伤测试技术领域，具体涉及一种冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法。
背景技术
冻融破坏被认为是寒区工程灾害的重要诱因之一。在寒区，由于季节和昼夜温差的周期性变化，大部分岩体会承受冻融循环的作用，进而发生力学性质变化。且实验室进行岩石冻融循环试验时，大多采用三维冻结，但随着研究发现，天然工况中存在单边冻融情况，比如岩质边坡等工况，因此研究单边冻融条件下岩体的冻融损伤至关重要。而天然岩体是由许多矿物经长期的地质作用而形成的集合体，内部存在大量的充填节理，充填节理对冻融循环作用更为敏感，加速岩石强度劣化。因此，研究冻融过程中充填节理的损伤度对寒区地上工程和地下工程稳定性分析具有重要意义。岩石波阻抗反映了应力波在岩石中穿透和反射的能力，是准确评估岩体动力响应及动力稳定行的重要参数，可通过波阻抗定义岩石充填节理的损伤。
目前，传统的波阻抗法主要针对的是完整岩石，而充填节理岩石是多物质叠合组成的岩体，且充填节理厚度较小，一般为5mm左右，波速仪的探头不便直接测得波阻抗，故现有波阻抗法不适用于含充填节理的岩石。除此之外，目前现有的冻融循环装置不能兼顾冻融试验及岩石波阻抗测量，试验耗时长、且精确度低，因此目前需要一种新型的用于测试充填节理损伤及岩石劣化的方法来解决目前存在的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，实现对充填节理层岩石试样中的充填节理层波阻抗的测量，并以充填节理层的波阻抗作为评价充填节理层岩石的整体损伤劣化的因素，结果更加精确，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备充填节理岩石试样；
所述充填节理岩石试样包括上下两个岩石层和夹设在上下两个岩石层之间的充填节理层；
步骤二、单边冻融循环作用下充填节理岩石试样波速和岩石层波速的测量：
步骤201、将充填节理岩石试样放入单边冻融循环波阻抗测量装置中；所述单边冻融循环波阻抗测量装置包括放样箱、与放样箱单侧连通的冻融循环箱、设置在冻融循环箱上的冻融机构、以及设置在放样箱上且用于测量充填节理岩石试样顶面中心与底面中心之间波速的第一波速仪和用于测量岩石层两个相对的竖直面之间波速的第二波速仪；
步骤202、启动冻融机构，对放样箱中的充填节理岩石试样进行单边冻融循环试验，在第n次单边冻融循环后，使用第一波速仪测量充填节理岩石试样在第n次单边冻融循环后的波速VP1n，使用第二波速仪测量岩石层在第n次单边冻融循环后的波速VP2n；其中，n为正整数；
步骤203、循环执行步骤202，直至单边冻融循环试验的循环次数到达最大设定值；
步骤三、充填节理层波阻抗的计算：
根据公式
Figure BDA0003448646050000021
计算充填节理层在第n次单边冻融循环后的波阻抗Zn，其中，H为充填节理层的高度，L1为岩石层的高度，L2为岩石层的长度和宽度,Vn为充填节理层在第n次单边冻融循环后的波速，M为饱水充填节理岩石试样的质量；
步骤四、充填节理层损伤度的计算：
根据公式
Figure BDA0003448646050000031
计算充填节理层在第n次单边冻融循环后的损伤度Dn，其中，Z0为充填节理层在单边冻融循环前的波阻抗；
步骤五、以充填节理层的损伤度为充填节理岩石试样的劣化度，建立单边冻融循环次数与充填节理岩石试样的劣化度的关系曲线，完成充填节理岩石劣化测试。
上述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述冻融机构包括控制器、均设置在冻融循环箱上的制冷介质供给机构、制冷介质回收机构、加湿机构、加热板和液体回收机构，以及设置在冻融循环箱内的空气循环机构和温湿度传感器；
所述加湿机构包括设置在冻融循环箱顶部的储水箱、用于连通储水箱与冻融循环箱的供水管、以及设置在供水管上的供水阀门，供水管伸入至冻融循环箱顶板内的一端设置有雾化喷头；
所述冻融循环箱的底板上表面为斜面，所述液体回收机构包括开设在冻融循环箱底板上表面最低处的排水孔、通过排水孔与冻融循环箱连通的集水箱、以及设置在冻融循环箱与集水箱之间的集水管，所述集水管上设置有集水阀门；
所述加热板设置在冻融循环箱的底板下侧。
上述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述制冷介质供给机构包括设置在冻融循环箱顶部的制冷介质储存罐、用于连通制冷介质储存罐与冻融循环箱的耐低温管路、以及设置在耐低温管路上的供气阀门；
所述制冷介质回收机构包括负压气体回收罐、连接在负压气体回收罐上的气体回收管、以及设置在气体回收管上的气体回收阀门，气体回收管远离负压气体回收罐的一端设置在冻融循环箱顶板上。
上述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述温湿度传感器与控制器连接，所述空气循环机构、供水阀门、集水阀门、加热板、供气阀门和气体回收阀门均由控制器进行控制。
上述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述空气循环机构包括设置在冻融循环箱底板上侧的第一循环风扇和设置在冻融循环箱侧壁上的第二循环风扇。
上述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述充填节理岩石试样的外侧壁与放样箱的内壁接触；所述放样箱的顶板和底板上均开有第一预留孔，第一预留孔供第一波速仪的两个第一探头接触充填节理岩石试样，放样箱与冻融循环箱相接触的两个侧板上均开设有第二预留孔，第二预留孔供第二波速仪的两个第二探头接触岩石层侧壁，两个第一探头的探测中心和两个第二探头的探测中心均位于同一竖直面上，第二探头的探测中心与岩石层的侧壁中心重合。
上述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：步骤202中，启动冻融机构进行一次单边冻融试验的具体步骤为：
步骤s1、控制供气阀门打开，制冷介质储存罐内的制冷介质受重力作用经耐低温管路进入冻融循环箱内，并持续汽化，当温湿度传感器检测到冻融循环箱内温度达到冻结试验温度值后，控制供气阀门关闭，开始冻结过程；
温湿度传感器实时检测冻融循环箱内温度是否达到冻结试验温度值，若冻融循环箱内温度高于冻结试验温度值，则控制供气阀门打开，向冻融循环箱内注入制冷介质，直至冻融循环箱内温度达到冻结试验温度值后，控制供气阀门关闭；
步骤s2、冻结过程结束后，控制气体回收阀门打开，负压气体回收罐收集冻融循环箱内汽化的制冷介质，汽化的制冷介质收集完毕后，控制气体回收阀门关闭；
步骤s3、控制加热板开启，控制供水阀门打开，由储水箱向冻融循环箱内提供雾化水，控制空气循环机构打开，使冻融循环箱内的雾化水在冻融循环箱内循环，并吸收加热板的热量，从而使冻融循环箱内温度达到融化试验温度值，控制供水阀门关闭，开始融化过程；
步骤s4、融化过程结束后，控制加热板和空气循环机构关闭，控制集水阀门打开，冻融循环箱内的雾化水逐渐聚集，并经由排水孔排入集水箱内，由此，一次单边冻融试验完成。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明相较于通过整体岩石试样的波阻抗来判定岩石的损伤劣化，充填节理层作为岩石的薄弱处，在冻融循环作用下劣化速度较整体岩石试样更快，即在冻融循环过程中，充填节理层的波阻抗的下降速度较整体岩样波阻抗更快，而在评价岩石整体损伤过程中，充填节理层的损伤起决定性因素，故以充填节理层的波阻抗作为评价充填节理层岩石的整体损伤劣化更加精确、安全。
2、本发明通过优化波阻抗法，能够随时测得充填节理层岩石的充填节理层的波阻抗及损伤度，无需准备多组试样，可在同一试样上进行多次的冻融试验，大大减少了试验成本及试验时间，且本试验无需将试样取出，真实性较高，便于提高测量精确度，能够更真实的反映充填节理岩石的劣化损伤情况。
3、本发明采用的单边冻融循环波阻抗测量装置能够保证融化过程中冻融循环箱内的环境湿度，从而使试验结果更加准确，效果更好。
综上所述，本发明实现对充填节理层岩石试样中的充填节理层波阻抗的测量，并以充填节理层的波阻抗作为评价充填节理层岩石的整体损伤劣化的因素，结果更加精确，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明采用的单边冻融循环波阻抗测量装置的结构示意图。
图3为图2中充填节理岩石试样、第一探头和第二探头的左视图。
附图标记说明:
1-岩石层； 2-充填节理层； 3-放样箱；
4-冻融循环箱； 5-第一波速仪； 6-第二波速仪；
7-加热板； 8-第一循环风扇； 9-第二循环风扇；
10-第一探头； 11-第二探头； 12-温湿度传感器；
13-储水箱； 14-供水管； 15-供水阀门；
16-雾化喷头； 17-集水箱； 18-集水管；
19-集水阀门； 20-制冷介质储存罐； 21-耐低温管路；
22-供气阀门； 23-负压气体回收罐； 24-气体回收管；
25-气体回收阀门； 26-支撑架； 27-排水铁网。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备充填节理岩石试样；
所述充填节理岩石试样包括上下两个岩石层1和夹设在上下两个岩石层1之间的充填节理层2；
步骤二、单边冻融循环作用下充填节理岩石试样波速和岩石层波速的测量：
步骤201、将充填节理岩石试样放入单边冻融循环波阻抗测量装置中；所述单边冻融循环波阻抗测量装置包括放样箱3、与放样箱3单侧连通的冻融循环箱4、设置在冻融循环箱4上的冻融机构、以及设置在放样箱3上且用于测量充填节理岩石试样顶面中心与底面中心之间波速的第一波速仪5和用于测量岩石层1两个相对的竖直面之间波速的第二波速仪6；
步骤202、启动冻融机构，对放样箱3中的充填节理岩石试样进行单边冻融循环试验，在第n次单边冻融循环后，使用第一波速仪5测量充填节理岩石试样在第n次单边冻融循环后的波速VP1n，使用第二波速仪6测量岩石层1在第n次单边冻融循环后的波速VP2n；其中，n为正整数；
步骤203、循环执行步骤202，直至单边冻融循环试验的循环次数到达最大设定值；
步骤三、充填节理层波阻抗的计算：
根据公式
Figure BDA0003448646050000071
计算充填节理层2在第n次单边冻融循环后的波阻抗Zn，其中，H为充填节理层2的高度，L1为岩石层1的高度，L2为岩石层1的长度和宽度,Vn为充填节理层2在第n次单边冻融循环后的波速，M为饱水充填节理岩石试样的质量；
步骤四、充填节理层损伤度的计算：
根据公式
Figure BDA0003448646050000072
计算充填节理层2在第n次单边冻融循环后的损伤度Dn，其中，Z0为充填节理层2在单边冻融循环前的波阻抗；
步骤五、以充填节理层的损伤度为充填节理岩石试样的劣化度，建立单边冻融循环次数与充填节理岩石试样的劣化度的关系曲线，完成充填节理岩石劣化测试。
本实施例中，所述充填节理层2由水、沙、石灰、土按照质量比为1:0.7:0.3:3配制而成，所述沙为2mm细沙，所述土为粘土。
需要说明的是，n次单边冻融循环的过程均相同。
需要说明的是，充填节理层2在单边冻融循环前的波阻抗Z0是在执行步骤202前测量计算的。
本实施例中，还可对步骤五中的单边冻融循环次数与充填节理岩石试样的劣化度的关系曲线进行非线性拟合，拟合结果可以用来预测更多次单边冻融循环对充填节理岩石试样造成的劣化变化，随着单边冻融循环次数的增加，充填节理岩石的劣化度也逐渐增大，但曲线斜率逐渐平缓，劣化度增大的速率逐渐减小，趋于稳定。
本实施例中，所述第一波速仪5和第二波速仪6均采用NM-4B非金属超声检测分析仪。
本实施例中，充填节理层2在第n次单边冻融循环后的波阻抗Zn，是在假定充填节理岩石试样密度均匀且冻融循环对充填节理岩石试样的密度影响忽略不计的情况下进行计算的。
本实施例中，n取1、10、20、30和40，即计算第1次单边冻融循环后的损伤度D1，第10次单边冻融循环后的损伤度D10，第20次单边冻融循环后的损伤度D20，第30次单边冻融循环后的损伤度D30，第40次单边冻融循环后的损伤度D40，并根据上述测量计算结果绘制单边冻融循环次数与充填节理岩石试样的劣化度的关系曲线。
需要说明的是，步骤203中描述的单边冻融循环试验的循环次数的最大设定值可人为给定，也可待制冷介质储存罐20内的制冷介质使用完毕。
需要说明的是，相较于通过整体岩石试样的波阻抗来判定岩石的损伤劣化，充填节理层2作为岩石的薄弱处，在冻融循环作用下劣化速度较整体岩石试样更快，即在冻融循环过程中，充填节理层2的波阻抗的下降速度较整体岩样波阻抗更快，而在评价岩石整体损伤过程中，充填节理层2的损伤起决定性因素，故以充填节理层2的波阻抗作为评价充填节理层岩石的整体损伤劣化更加精确、安全。
需要说明的是，本发明通过优化波阻抗法，能够随时测得充填节理层岩石的充填节理层2的波阻抗及损伤度，无需准备多组试样，可在同一试样上进行多次的冻融试验，大大减少了试验成本及试验时间，且本试验无需将试样取出，真实性较高，便于提高测量精确度，能够更真实的反映充填节理岩石的劣化损伤情况。
本实施例中，所述冻融机构包括控制器、均设置在冻融循环箱4上的制冷介质供给机构、制冷介质回收机构、加湿机构、加热板7和液体回收机构，以及设置在冻融循环箱4内的空气循环机构和温湿度传感器12；
所述加湿机构包括设置在冻融循环箱4顶部的储水箱13、用于连通储水箱13与冻融循环箱4的供水管14、以及设置在供水管14上的供水阀门15，供水管14伸入至冻融循环箱4顶板内的一端设置有雾化喷头16；
所述冻融循环箱4的底板上表面为斜面，所述液体回收机构包括开设在冻融循环箱4底板上表面最低处的排水孔、通过排水孔与冻融循环箱4连通的集水箱17、以及设置在冻融循环箱4与集水箱17之间的集水管18，所述集水管18上设置有集水阀门19；
所述加热板7设置在冻融循环箱4的底板下侧。
本实施例中，所述制冷介质供给机构包括设置在冻融循环箱4顶部的制冷介质储存罐20、用于连通制冷介质储存罐20与冻融循环箱4的耐低温管路21、以及设置在耐低温管路21上的供气阀门22；
所述制冷介质回收机构包括负压气体回收罐23、连接在负压气体回收罐23上的气体回收管24、以及设置在气体回收管24上的气体回收阀门25，气体回收管24远离负压气体回收罐23的一端设置在冻融循环箱4顶板上。
本实施例中，所述温湿度传感器12与控制器连接，所述空气循环机构、供水阀门15、集水阀门19、加热板7、供气阀门22和气体回收阀门25均由控制器进行控制。
本实施例中，所述空气循环机构包括设置在冻融循环箱4底板上侧的第一循环风扇8和设置在冻融循环箱4侧壁上的第二循环风扇9。
本实施例中，所述冻融循环箱4和放样箱3底部设置有支撑架26。
本实施例中，所述第一循环风扇8包括扇叶、设置在扇叶外侧的围板和设置在扇叶底部的排水铁网27，排水铁网使围板和扇叶与冻融循环箱4分离，防止围板内积水。
本实施例中，所述充填节理岩石试样的外侧壁与放样箱3的内壁接触；所述放样箱3的顶板和底板上均开有第一预留孔，第一预留孔供第一波速仪5的两个第一探头10接触充填节理岩石试样，放样箱3与冻融循环箱4相接触的两个侧板上均开设有第二预留孔，第二预留孔供第二波速仪6的两个第二探头11接触岩石层1侧壁，两个第一探头10的探测中心和两个第二探头11的探测中心均位于同一竖直面上，第二探头11的探测中心与岩石层1的侧壁中心重合。
本实施例中，所述第一预留孔和第二预留孔的孔径均为50mm。
本实施例中，所述充填节理岩石试样为长方体试样，各表面平整，便于波速测量，所述充填节理岩石试样的长和宽相同，两个岩石层1的尺寸相同，且均为花岗岩。
需要说明的是，充填节理岩石试样与放样箱3的内壁紧密贴合，因此充填节理岩石试样能够将第一预留孔和第二预留孔封，其密封效果能够防止冻融循环箱4的气体和液体从预留孔中渗漏，保证放样箱3外侧的干净整洁。
本实施例中，步骤202中，启动冻融机构进行一次单边冻融试验的具体步骤为：
步骤s1、控制供气阀门22打开，制冷介质储存罐20内的制冷介质受重力作用经耐低温管路21进入冻融循环箱4内，并持续汽化，当温湿度传感器12检测到冻融循环箱4内温度达到冻结试验温度值后，控制供气阀门22关闭，开始冻结过程；
温湿度传感器12实时检测冻融循环箱4内温度是否达到冻结试验温度值，若冻融循环箱4内温度高于冻结试验温度值，则控制供气阀门22打开，向冻融循环箱4内注入制冷介质，直至冻融循环箱4内温度达到冻结试验温度值后，控制供气阀门22关闭；
步骤s2、冻结过程结束后，控制气体回收阀门25打开，负压气体回收罐23收集冻融循环箱4内汽化的制冷介质，汽化的制冷介质收集完毕后，控制气体回收阀门25关闭；
步骤s3、控制加热板7开启，控制供水阀门15打开，由储水箱13向冻融循环箱4内提供雾化水，控制空气循环机构打开，使冻融循环箱4内的雾化水在冻融循环箱4内循环，并吸收加热板7的热量，从而使冻融循环箱4内温度达到融化试验温度值，控制供水阀门15关闭，开始融化过程；
步骤s4、融化过程结束后，控制加热板7和空气循环机构关闭，控制集水阀门19打开，冻融循环箱4内的雾化水逐渐聚集，并经由排水孔排入集水箱17内，由此，一次单边冻融试验完成。
本实施例中，所述冻融循环箱4内壁涂覆有疏水涂层，当雾化水聚集凝结到冻融循环箱4内壁上时能够由于重力作用自动向排水孔处流动，完成集水。
需要说明的是，冻结过程和融化过程均持续12h。
需要说明的是，储水箱13内的水经过雾化喷头16以水雾的形式进入冻融循环箱4内，空气循环机构能够使水雾更加充分的贴合岩石试样，保证加热效果的均匀性，同时能够保证融化试验所需的环境湿度。
需要说明的是，当负压气体回收罐23内收集满气体后，需要更换新的负压气体回收罐23继续工作，更换下来的负压气体回收罐23内的气态制冷介质可交由专业人员进行回收利用。
需要说明的是，设置温湿度传感器12的目的在于能够实时检测冻融循环箱4内的温湿度，保证冻结过程中冻融循环箱4内温度满足试验要求，保证融化过程中冻融循环箱4内湿度满足试验要求，自动化程度高，使用方便。
本实施例中，所述制冷介质储存罐20内的制冷介质为液氮、液氨或液态二氧化碳。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备充填节理岩石试样；
所述充填节理岩石试样包括上下两个岩石层(1)和夹设在上下两个岩石层(1)之间的充填节理层(2)；
步骤二、单边冻融循环作用下充填节理岩石试样波速和岩石层波速的测量：
步骤201、将充填节理岩石试样放入单边冻融循环波阻抗测量装置中；所述单边冻融循环波阻抗测量装置包括放样箱(3)、与放样箱(3)单侧连通的冻融循环箱(4)、设置在冻融循环箱(4)上的冻融机构、以及设置在放样箱(3)上且用于测量充填节理岩石试样顶面中心与底面中心之间波速的第一波速仪(5)和用于测量岩石层(1)两个相对的竖直面之间波速的第二波速仪(6)；
步骤202、启动冻融机构，对放样箱(3)中的充填节理岩石试样进行单边冻融循环试验，在第n次单边冻融循环后，使用第一波速仪(5)测量充填节理岩石试样在第n次单边冻融循环后的波速VP1n，使用第二波速仪(6)测量岩石层(1)在第n次单边冻融循环后的波速VP2n；其中，n为正整数；
步骤203、循环执行步骤202，直至单边冻融循环试验的循环次数到达最大设定值；
步骤三、充填节理层波阻抗的计算：
根据公式
Figure FDA0003744050560000011
计算充填节理层(2)在第n次单边冻融循环后的波阻抗Zn，其中，H为充填节理层(2)的高度，L1为岩石层(1)的高度，L2为岩石层(1)的长度和宽度,Vn为充填节理层(2)在第n次单边冻融循环后的波速，M为饱水充填节理岩石试样的质量；
步骤四、充填节理层损伤度的计算：
根据公式
Figure FDA0003744050560000021
计算充填节理层(2)在第n次单边冻融循环后的损伤度Dn，其中，Z0为充填节理层(2)在单边冻融循环前的波阻抗；
步骤五、以充填节理层的损伤度为充填节理岩石试样的劣化度，建立单边冻融循环次数与充填节理岩石试样的劣化度的关系曲线，完成充填节理岩石劣化测试；
相较于通过整体岩石试样的波阻抗来判定岩石的损伤劣化，充填节理层(2)作为岩石的薄弱处，在冻融循环作用下劣化速度较整体岩石试样更快，即在冻融循环过程中，充填节理层(2)的波阻抗的下降速度较整体岩样波阻抗更快，而在评价岩石整体损伤过程中，充填节理层(2)的损伤起决定性因素，故以充填节理层(2)的波阻抗作为评价充填节理层岩石的整体损伤劣化更加精确、安全。
2.按照权利要求1所述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述冻融机构包括控制器、均设置在冻融循环箱(4)上的制冷介质供给机构、制冷介质回收机构、加湿机构、加热板(7)和液体回收机构，以及设置在冻融循环箱(4)内的空气循环机构和温湿度传感器(12)；
所述加湿机构包括设置在冻融循环箱(4)顶部的储水箱(13)、用于连通储水箱(13)与冻融循环箱(4)的供水管(14)、以及设置在供水管(14)上的供水阀门(15)，供水管(14)伸入至冻融循环箱(4)顶板内的一端设置有雾化喷头(16)；
所述冻融循环箱(4)的底板上表面为斜面，所述液体回收机构包括开设在冻融循环箱(4)底板上表面最低处的排水孔、通过排水孔与冻融循环箱(4)连通的集水箱(17)、以及设置在冻融循环箱(4)与集水箱(17)之间的集水管(18)，所述集水管(18)上设置有集水阀门(19)；
所述加热板(7)设置在冻融循环箱(4)的底板下侧。
3.按照权利要求2所述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述制冷介质供给机构包括设置在冻融循环箱(4)顶部的制冷介质储存罐(20)、用于连通制冷介质储存罐(20)与冻融循环箱(4)的耐低温管路(21)、以及设置在耐低温管路(21)上的供气阀门(22)；
所述制冷介质回收机构包括负压气体回收罐(23)、连接在负压气体回收罐(23)上的气体回收管(24)、以及设置在气体回收管(24)上的气体回收阀门(25)，气体回收管(24)远离负压气体回收罐(23)的一端设置在冻融循环箱(4)顶板上。
4.按照权利要求3所述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述温湿度传感器(12)与控制器连接，所述空气循环机构、供水阀门(15)、集水阀门(19)、加热板(7)、供气阀门(22)和气体回收阀门(25)均由控制器进行控制。
5.按照权利要求2所述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述空气循环机构包括设置在冻融循环箱(4)底板上侧的第一循环风扇(8)和设置在冻融循环箱(4)侧壁上的第二循环风扇(9)。
6.按照权利要求1所述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：所述充填节理岩石试样的外侧壁与放样箱(3)的内壁接触；所述放样箱(3)的顶板和底板上均开有第一预留孔，第一预留孔供第一波速仪(5)的两个第一探头(10)接触充填节理岩石试样，放样箱(3)与冻融循环箱(4)相接触的两个侧板上均开设有第二预留孔，第二预留孔供第二波速仪(6)的两个第二探头(11)接触岩石层(1)侧壁，两个第一探头(10)的探测中心和两个第二探头(11)的探测中心均位于同一竖直面上，第二探头(11)的探测中心与岩石层(1)的侧壁中心重合。
7.按照权利要求3所述的冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法，其特征在于：步骤202中，启动冻融机构进行一次单边冻融试验的具体步骤为：
步骤s1、控制供气阀门(22)打开，制冷介质储存罐(20)内的制冷介质受重力作用经耐低温管路(21)进入冻融循环箱(4)内，并持续汽化，当温湿度传感器(12)检测到冻融循环箱(4)内温度达到冻结试验温度值后，控制供气阀门(22)关闭，开始冻结过程；
温湿度传感器(12)实时检测冻融循环箱(4)内温度是否达到冻结试验温度值，若冻融循环箱(4)内温度高于冻结试验温度值，则控制供气阀门(22)打开，向冻融循环箱(4)内注入制冷介质，直至冻融循环箱(4)内温度达到冻结试验温度值后，控制供气阀门(22)关闭；
步骤s2、冻结过程结束后，控制气体回收阀门(25)打开，负压气体回收罐(23)收集冻融循环箱(4)内汽化的制冷介质，汽化的制冷介质收集完毕后，控制气体回收阀门(25)关闭；
步骤s3、控制加热板(7)开启，控制供水阀门(15)打开，由储水箱(13)向冻融循环箱(4)内提供雾化水，控制空气循环机构打开，使冻融循环箱(4)内的雾化水在冻融循环箱(4)内循环，并吸收加热板(7)的热量，从而使冻融循环箱(4)内温度达到融化试验温度值，控制供水阀门(15)关闭，开始融化过程；
步骤s4、融化过程结束后，控制加热板(7)和空气循环机构关闭，控制集水阀门(19)打开，冻融循环箱(4)内的雾化水逐渐聚集，并经由排水孔排入集水箱(17)内，由此，一次单边冻融试验完成。
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