CN117606936A - 一种岩石应力溶蚀试验装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种岩石应力溶蚀试验装置及其方法，涉及岩石力学试验技术领域。所述岩石应力溶蚀试验装置包括：实验罐，内部形成有能够容纳试块和化学溶液的实验腔；所述实验罐设置有供所述压头进出所述实验腔的仿形开口；设置于所述实验罐的至少一个第一流道，各个第一流道均与所述实验腔相连通；设置于所述实验罐的第二流道，所述第二流道与所述实验腔相连通。本申请能够通过第一流道向实验腔内部注入酸碱度符合实验要求的化学溶液，而将发生反应的化学溶液（也即酸碱度不符合实验要求的化学溶液）由第二流道排出。也就是说，实验腔内部的化学溶液酸碱度一直保持恒定，也即能够准确的模拟岩石所处的化学侵蚀环境。

Description

一种岩石应力溶蚀试验装置及其方法

技术领域

本申请涉及岩石力学试验技术领域，具体为一种岩石应力溶蚀试验装置及其方法。

背景技术

岩石力学是一门研究岩石力学性质及其相关现象的科学，其应用范围广泛，涉及到经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾等多个领域。人类对岩石力学性质的认识始于试验，而岩石力学理论的形成和发展也与试验方法紧密相连。岩石的力学性质包括强度、变形、动力学特性和渗透性等方面。由于这些性质会受到岩石所处的物理和化学环境的影响，因此研究岩石力学性质的方法主要是现场和室内试验。常见的岩石力学实验包括三轴压缩试验、剪切试验和单轴压缩试验等。

需要清楚的是，化学侵蚀效应对岩石孔隙结构的影响是岩体工程长期稳定性评价的前提和基础，现阶段岩石应力溶蚀研究已经得到了广泛关注和深入开展。虽然现有技术的实验装置能够模拟不同条件下的岩石力学行为，例如：单轴压缩、三轴压缩、单轴拉伸和直接剪切等，但是现有技术的实验装置无法基于一定力学条件下，利用化学溶液对岩石所处的化学侵蚀环境（例如：酸性环境或者碱性环境）进行准确的模拟。其主要有以下两点原因，第一、现有的实验装置均不耐化学侵蚀，也即实验装置本身能够与化学溶液发生化学反应，破坏化学溶液的酸碱恒定；第二、在发生化学侵蚀过程中，岩石能够与化学溶液发生化学反应，在长期的力学试验过程中，难以保证化学溶液的酸碱度一直恒定。

发明内容

本申请的目的在于提供一种岩石应力溶蚀试验装置及其方法，以解决现有技术中岩石应力溶蚀试验无法保证化学溶液酸碱度恒定的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提出一种岩石应力溶蚀试验装置的技术方案，该岩石应力溶蚀试验装置应用于压力试验设备，所述压力试验设备包括压头，所述岩石应力溶蚀试验装置包括：实验罐，内部形成有能够容纳试块和化学溶液的实验腔；所述实验罐设置有供所述压头进出所述实验腔的仿形开口；设置于所述实验罐的至少一个第一流道，各个第一流道均与所述实验腔相连通；设置于所述实验罐的第二流道，所述第二流道与所述实验腔相连通。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述实验罐包括：罐体，第一端盖，设置于所述罐体的第一端，且与所述罐体形成可拆卸连接；所述仿形开口和各个第一流道均设置于所述第一端盖；各个第一流道绕所述罐体的轴心线均匀分布；第二端盖，设置于所述罐体的第二端；所述第二流道设置于所述第二端盖；所述第二流道的轴心线与所述罐体的轴心线重合；观察窗，设置于所述罐体。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，还包括控制组件，所述控制组件用于基于所述压头的下压深度控制各个第一流道的流道面积。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述控制组件包括：与各个第一流道一一对应的控制块，每个控制块均能够与对应的第一流道形成滑动连接；每个控制块中均设置有第三流道，所述第三流道与对应的第一流道相连通；所述第三流道与对应的第一流道之间还设置有调节结构，所述调节结构用于基于控制块和对应第一流道的相对位置，调节第一流道的流道面积；控制件，用于基于所述压头的驱动而移动；与各个控制块一一对应的连接件，连接件用于连接所述控制件和对应的控制块，以使所述控制件能够驱动各个控制块与对应的第一流道产生相对滑动。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述第一流道包括依次连通的第一通道段、第二通道段和第三通道段；所述控制块与所述第二通道段形成滑动连接；所述第三流道包括第一开口和第二开口，所述第一开口与所述第一通道段的输出口相连通；所述第二开口与所述第三通道段的输入口相连通；所述调节结构包括沿第一方向延伸的所述第二开口和沿第一方向延伸的所述第三通道段的输入口；且所述第二开口与第三通道段的输入口沿第二方向所形成的投影重叠面积大于0；所述第一方向平行于所述控制块的滑动方向；所述第二方向垂直于所述第二开口。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述第一流道包括依次连通的第一通道段、第二通道段和第三通道段；所述控制块与所述第二通道段形成滑动连接；所述第三流道包括第一开口和第二开口，所述第一开口与所述第一通道段的输出口相连通；所述第二开口与所述第三通道段的输入口相连通；所述调节结构包括设置于所述第一通道段内部的第一封堵块，所述第一封堵块沿第一方向穿过所述第一开口，并延伸至所述第三流道的内部，所述第一方向平行于所述控制块的滑动方向；沿第一方向由所述第一通道段指向所述第三通道段，所述第一封堵块的外径递减。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述控制件包括第一压块，所述第一压块用于与所述压头固定连接，或者所述控制件包括沿第三方向依次连接的第一压块、第一弹性件和第二压块；所述第三方向平行于所述压头的移动方向；所述连接件包括连接杆，所述连接杆的一端与对应控制块相铰接，所述连接杆的另一端与所述第一压块相连接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述控制件包括沿第三方向依次连接的第一压块、第一弹性件和第二压块；所述第三方向平行于所述压头的移动方向；所述连接件包括依次铰接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的另一端与对应的控制块相铰接，所述第三连杆的另一端与所述第一压块相铰接，所述第二连杆的中部与所述第二压块相铰接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述第二流道中设置有减压腔，所述减压腔中设置有沿第四方向依次排布的第二封堵块和第二弹性件，所述第四方向平行于所述第二流道中化学溶液的流动方向；所述第二封堵块与所述减压腔相适配，且所述第二封堵块沿第四方向上的外径递增。

第二方面，本申请提出一种岩石应力溶蚀试验方法的技术方案，所述方法包括：

获取第一数据，第一数据包括输入实验腔中化学溶液的流量；

获取第二数据，第二数据包括输出所述实验腔中化学溶液的流量；

基于所述第一数据和所述第二数据，控制输入和输出所述实验腔中化学溶液的流量。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

能够通过第一流道向实验腔内部注入酸碱度符合实验要求的化学溶液，而将发生反应的化学溶液（也即酸碱度不符合实验要求的化学溶液）由第二流道排出。也就是说，实验腔内部的化学溶液酸碱度一直保持恒定，也即能够准确的模拟岩石所处的化学侵蚀环境。

附图说明

图1为本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验装置的立体图；

图2为本申请实施例所提出的一种岩石应力溶蚀试验装置局部剖视图；

图3为本申请实施例所提出的一种调节结构的示意图；

图4为本申请实施例所提出的另一种调节结构的示意图；

图5为本申请实施例所提出的一种第一端盖的立体图；

图6为本申请实施例所提出的另一种岩石应力溶蚀试验装置局部剖视图；

图7为本申请实施例所提出的又一种岩石应力溶蚀试验装置局部剖视图；

图8为本申请实施例所提出的又一种调节结构的示意图；

图9为本申请实施例所提出的一种控制组件的立体图；

图10为本申请实施例所提出的一种控制块的立体图；

图11为本申请实施例所提出的一种岩石应力溶蚀试验方法的流程图。

图中：1、罐体；11、实验腔；2、第一端盖；21、第一流道；211、第一通道段；212、第二通道段；213、第三通道段；214、第一封堵块；22、仿形开口；3、第二端盖；31、第二流道；32、减压腔；33、第二封堵块；34、第二弹性件；4、压头；5、观察窗；6、控制组件；61、第一压块；62、第一弹性件；63、第二压块；64、连接件；641、第一连杆；642、第二连杆；643、第三连杆；65、控制块；651、第三流道；652、第一开口；653、第二开口；66、导向柱；7、试块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

为了解决背景技术中的技术问题，本申请的实施例提出一种岩石应力溶蚀试验装置，该岩石应力溶蚀试验装置应用于压力试验设备，压力试验设备包括压头4。需要清楚的是，在本申请的实施例中，压力试验设备可以是任意能够进行岩石应力实验的设备，例如：背景技术中所提出的能够对岩石进行单轴压缩、三轴压缩或者剪切的实验设备。也就是说，在本申请的实施例中，对于压力试验设备不做任何限制，只需要其具有压头4即可。由于单轴压缩、三轴压缩或者剪切的实验设备均属于成熟现有技术，因此本申请实施例对这些压力试验设备未展开叙述。具体的，如图1、图2、图6和图7所示，岩石应力溶蚀试验装置包括实验罐，实验罐的内部形成有能够容纳试块7和化学溶液的实验腔11。在本申请的实施例中，对实验罐的形状和构造不做任何限制，其可以根据需要设计成为各种各样的形状或者构造，例如：为了使得实验罐能够进行单轴压缩试验，可以将实验罐设计成为方形罐状或者如图1所示的圆柱罐状；为了使得实验罐能够进行剪切试验，可以将实验罐设计成为三通管形状的罐状（图中未示出），对此不一一列举赘述，在后续均以圆柱罐状的实验罐对本申请的实施例进行详细说明。

需要注意的是，由于本申请实施例的实验罐主要用于岩石应力溶蚀试验，因此为了提升实验罐的使用寿命，实验罐本身可以具有一定的耐腐蚀性。也就是说，本申请实施例的实验罐可以由耐化学腐蚀的材料制成。例如，可以用采用陶瓷、塑料或者不锈钢等材料制作实验罐。容易理解的是，在下文中，为了提升一些与化学溶液直接相接触部件（例如：第一压块61、第一弹性件62或者第二压块63等）的使用寿命，也可以采用与实验罐相同的耐腐蚀材质制造这些部件，后续不做一一赘述。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，为了顺利进行岩石的应力溶蚀试验，实验罐还需要设置仿形开口22、第一流道21和第二流道31。其中，仿形开口22用于压头4进出实验腔11，也即仿形开口22需要与压头4相适配。也就是说，若压头4为长条形块状，则仿形开口22为长条形开口；若压头4为方形块状，则仿形开口22为方形开口；若压头4为如图2所示的圆形块状，则仿形开口22为如图5所示的圆形开口，以此类推。在本申请的实施例中，第一流道21与实验腔11相连通，第一流道21主要用于外界的化学溶液进入实验腔11；第二流道31也与实验腔11相连通，第二流道31用于实验腔11内部的化学溶液流出实验腔11。

由背景技术可知，现有技术中由于岩石或者试验装置本身会与化学溶液发生化学反应，而导致化学溶液的酸碱恒定被破坏。若化学溶液的酸碱恒定被破坏，则难以对岩石所处的化学侵蚀环境进行准确的模拟。本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验装置，外界能够通过第一流道21向实验腔11内部注入酸碱度符合实验要求的化学溶液，而将发生反应的化学溶液（也即酸碱度不符合实验要求的化学溶液）由第二流道31排出。也就是说，本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验装置能够保证实验腔11内部的化学溶液酸碱度一直保持恒定，也即能够准确的模拟岩石所处的化学侵蚀环境。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，实验罐可以为一体成型结构。但是为了便于对实验罐进行拆卸和维护，在本申请的一个实施例中，如图1、图2、图6和图7所示，实验罐包括罐体1和第一端盖2，第一端盖2设置于罐体1的第一端，且与罐体1形成可拆卸连接。具体的，第一端盖2可以与罐体1形成任意的可拆卸连接，例如：第一端盖2与罐体1通过螺纹连接，或者第一端盖2与罐体1通过法兰连接，或者第一端盖2与罐体1通过管卡连接等，下文中的第二端盖3与罐体1形成的可拆卸连接，也可以采用上述连接方式，后续不做赘述。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，仿形开口22和第一流道21均可以设置于第一端盖2。第一流道21可以只设置一个，为了使得试块7周向的化学溶液的酸碱度能够均衡，如图2、图6和图7所示，第一流道21设置有多个，各个第一流道21绕罐体1的轴心线均匀分布。在进行实验时，使得试块7的轴心线与罐体1的轴心线的轴心线重合。由前文可知，来自外界的化学溶液需要通过第一流道21才能进入实验腔11，若各个第一流道21绕罐体1的轴心线均匀分布，则基于第一流道21进入实验腔11的化学溶液能够均匀的分布于试块7的周向，也即试块7周向的化学溶液的酸碱度能够均衡。

为了使得实验罐可以被进一步的拆卸，如图1和图7所示，在本申请的实施例中实验罐还可以包括第二端盖3，第二端盖3设置于罐体1的第二端，且与罐体1能够形成可拆卸连接。为了能够保证第二流道31附近的化学溶液的酸碱度能够均衡，如图7所示，第二流道31设置于第二端盖3，且第二流道31的轴心线与罐体1的轴心线重合。也就是说，在本实施例中，第二流道31位于第二端盖3中心位置，也即由实验腔11流向第二流道31的化学溶液流速基本一致。换句话说，由于流向第二流道31的化学溶液流速基本一致，因此第二流道31周向的化学溶液酸碱度也基本一致，也即第二流道31附近的化学溶液的酸碱度能够均衡。

为了使得操作人员能够对实验罐发生的实验现象进行直观的观察。在本申请的一个实施例中，实验罐还包括设置于罐体1的观察窗5。具体的，观察窗5为透明结构，其可以由聚甲基丙烯酸甲酯或者玻璃等材质制成。

需要清楚的是，采用本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验装置对岩石进行试验前，需要将试块7置入实验腔11的内部进行固定，并且在实验腔11中灌满化学溶液，以模拟岩石所处的化学侵蚀环境。在实验过程中，需要将压头4缓慢压入实验腔11，以使试块7承受一定的压力或者剪切力。容易理解的是，一般的，在岩石力学试验中，压头4向岩石所施加的压力是巨大的。也就是说，在压头4进入灌满化学溶液的实验腔11时，由于液体（也即化学溶液）的体积难以被压缩，因此化学溶液会同时向试块7和罐体1施加巨大的轴向压力。若化学溶液向试块7施加巨大的轴向压力，也即试块7受到了除了实验力之外的其他力，则容易导致试验结果不准确或者试验失败；若化学溶液向罐体1施加巨大的轴向压力，则容易导致罐体1受力过大而被损坏。

为了降低在压头4进入实验腔11时，化学溶液对试块7或者罐体1施加的轴向压力。在本申请的一个实施例中，如图7所示，第二流道31中设置有减压腔32，减压腔32中设置有沿第二流道31中化学溶液的流动方向（也即第四方向）依次排布的第二封堵块33和第二弹性件34。第二封堵块33与减压腔32相适配，且第二封堵块33沿第二流道31中化学溶液的流动方向上的外径递增。容易理解的是，在压头4未压入实验腔11之前，由于实验腔11内部的压力恒定，因此由第二流道31流出实验腔11的化学溶液的量恒定；在压头4压入实验腔11时，由于实验腔11内部的压力增大，因此第二封堵块33所受到的压力也增大，第二封堵块33能够克服第二弹性件34的弹性力，沿第四方向进行移动。由于第二封堵块33沿第二流道31中化学溶液的流动方向上的外径递增，且第二封堵块33与减压腔32相适配（也即如图7所示，减压腔32具有沿第二流道31中化学溶液的流动方向上的内径递增的内壁）。因此第二流道31的流道面积增大。也就是说，由第二流道31流出实验腔11的化学溶液的量增加。换句话说，若流出实验腔11的化学溶液的量增加，则实验腔11内部压力降低，也即化学溶液对试块7或者罐体1施加的轴向压力降低。

由前文可知，本申请的实施例，通过第一流道21和第二流道31置换实验腔11内部发生了化学反应的化学溶液，以使实验腔11内部化学溶液的酸碱度能够一直保持恒定。容易理解的是，若实验腔11中的化学溶液体积与试块7体积的比值足够大（例如，无穷大），则即使试块7与化学溶液发生化学反应，实验腔11中化学溶液的酸碱度也能够一直保持恒定。也就是说，若实验腔11中的化学溶液体积与试块7体积的比值足够大，则无需利用第一流道21和第二流道31置换实验腔11内部发生了化学反应的化学溶液，也即流经第一流道21的化学溶液的流量可以为0。反之，若实验腔11中的化学溶液体积与试块7体积的比值较小（例如，1:1或者2:1），为了保证实验腔11内部化学溶液的酸碱度能够恒定，则需要快速的置换实验腔11内部发生了化学反应的化学溶液，也即流经第一流道21的化学溶液的流量需要相对较大。也就是说，在本申请的实施例中，实验腔11中的化学溶液的置换速度（也即流经第一流道21的化学溶液的流量），主要取决于化学溶液体积与试块7体积的比值。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，由于实验腔11对的容积和试块7的体积理论上（试块7发生化学反应的部分忽略不计）是恒定的，因此实验腔11中化学溶液的体积（以下简称化学溶液的体积）等于实验腔11的容积减去试块7的体积，并且减去压头4位于实验腔11中的体积。容易理解的是，由于压头4是缓慢压入实验腔11当中的，也就是说，在整个实验过程中，随着压头4的压入深度增加，化学溶液的体积逐渐减小，也即化学溶液的体积与试块7体积的比值逐渐减小。换句话说，在本申请的实施例中，若需要使试验过程中试块7所处的化学侵蚀环境酸碱度的稳定性，则还需要基于压头4的压入深度，调整流经第一流道21的化学溶液的流量（以下简称化学溶液的流量）。容易理解的是，若压头4的压入深度越深，则化学溶液的流量需要越大。

在本申请的实施例中，为了使得岩石应力溶蚀试验装置能够更加稳定的控制试块7所处化学侵蚀环境的酸碱度。岩石应力溶蚀试验装置还包括控制组件，控制组件用于基于压头4的下压深度控制各个第一流道21的流道面积。容易理解的是，在化学溶液压力不变的前提下，化学溶液的流量与第一流道21的流道面积呈正比例关系，也就是说，若第一流道21的流道面积越大，则化学溶液的流量也越大。在本申请的实施例中控制组件可以是位移传感器和流量控制阀的组合（图中未示出），其中位移传感器用于测量压头4的位移（也即压入深度）；流量控制阀设置于第一流道21，用于控制第一流道21的流道面积。由于位移传感器和流量控制阀均属于成熟现有技术，因此不做过多赘述。

容易理解的是，若岩石应力溶蚀试验装置中的电子零件越多，则岩石应力溶蚀试验装置的电子故障率就越高。为了降低本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验装置的电子故障率，如图2、图6、和图7所示，在本申请的一个实施例中，控制组件6包括控制件、与各个第一流道21一一对应的控制块65、与各个控制块65一一对应的连接件64。其中，控制件用于基于压头4的驱动而移动；每个控制块65均能够与对应的第一流道21形成滑动连接；每个控制块65中均设置有第三流道651，第三流道651与对应的第一流道21相连通；第三流道651与对应的第一流道21之间还设置有调节结构，调节结构用于基于控制块65和对应第一流道21的相对位置，调节第一流道21的流道面积；连接件64用于连接控制件和对应的控制块65，以使控制件能够驱动各个控制块65与对应的第一流道21产生相对滑动。由于本实施例中零部件均为物理结构，未采用任何电子零件，因此本实施例的岩石应力溶蚀试验装置产生电子故障的概率较小。

容易理解的是，在本实施例中，首先，控制块65位于第一流道21中不同的位置，能够结合调节结构使得第一流道21具有不同的流道面积；其次，控制块65能够基于压头4移动而移动。也就是说，在本申请的实施例中，可以基于压头4的压入深度，调整控制块65位于第一流道21中的位置，以调整第一流道21的流道面积。换句话说，可以通过对控制块65、第一流道21和调节结构进行设计，以使压入一定深度的压头4，能够使得第一流道21形成对应的流道面积。

在本申请的实施例中，如图3、图4和图8所示，第一流道21包括依次连通的第一通道段211、第二通道段212和第三通道段213。其中，控制块65与第二通道段212形成滑动连接，在本申请的实施例中，控制块65的滑动方向可以平行于压头4的移动方向。如图10所示，第三流道651包括第一开口652和第二开口653，第一开口652与第一通道段211的输出口相连通；第二开口653与第三通道段213的输入口相连通。

在本实施例中，调节结构可以是任意能够基于控制块65的位置控制第一流道21流道面积的结构。如图3和图8所示，调节结构可以为沿第一方向延伸的第二开口653和沿第一方向延伸的第三通道段213的输入口，第一方向平行于控制块65的滑动方向。需要注意的是，第二开口653与第三通道段213的输入口沿第二方向所形成的投影重叠面积大于0，第二方向垂直于第二开口653。也就是说，如图3和图8所示，第二开口653与第三通道段213的输入口是相交错的。具体的，化学溶液在第一流道21中的流动方向如图3中的流动路径A和如图8中的流动路径C所示，化学溶液先由第一通道段211进入第二通道段212，再由第二通道段212进入第三流道651，再由第三流道651进入第三通道段213，最后由第三通道段213进入实验腔11。容易理解的是，如图3和图8所示，位于第三流道651中的化学溶液是基于第二开口653与第三通道段213的输入口的重叠部分进入第三通道段213内部的。也就是说，第三流道651和第三通道段213的流径面积（也即第一流道21的流径面积）等于第二开口653与第三通道段213的输入口重叠部分的面积（以下简称重叠面积）。容易理解的是，如图3和图8所示，重叠面积的大小与重叠高度H呈正相关，也即若重叠高度H越大，则重叠面积越大。重叠高度H取决于控制块65位于第一流道21中的位置。

在本实施例中，第二开口653可以为如图10所示的长条形，且第二开口653的宽度小于第三通道段213输入口的宽度。容易理解的是，此时重叠面积的大小等于重叠高度H乘以第二开口653的宽度。也就是说，重叠面积与重叠高度H呈等比例关系。在本申请的实施例中，为了满足使用需求，例如需要使得重叠面积与重叠高度H呈其他类型的正比例关系，也可以将第二开口653设计为其他形状，例如：椭圆形、圆形或者三角形等。

在本申请的实施例中，为了清楚的展示出化学溶液在第一流道21中的流动路径，如图3、图4和图8所示，化学溶液的流动路径A、流动路径B和流动路径C均用灰色线条示出。

在本申请的另一个实施例中，如图4所示，调节结构包括设置于第一通道段211内部的第一封堵块214，第一封堵块214沿第一方向穿过第一开口652，并延伸至第三流道651的内部，第一方向平行于控制块65的滑动方向。沿第一方向由第一通道段211指向第三通道段213，第一封堵块214的外径递减。具体的，化学溶液在第一流道21中的流动方向如图4中的流动路径B所示，化学溶液先由第一通道段211进入第二通道段212，再由第二通道段212进入第三流道651，再由第三流道651进入第三通道段213，最后由第三通道段213进入实验腔11。容易理解的是，如图4所示，位于第二通道段212中的化学溶液是基于第一开口652和第一封堵块214之间的缝隙进入第三流道651内部的。也就是说，第二通道段212和第三流道651之间的流径面积（也即第一流道21的流径面积）等于第一开口652的面积减去第一封堵块214横截面的面积，该横截面与第一开口652齐平，并且垂直于第一方向。容易理解的是，如图4所示，由于第一封堵块214的外径递减，因此第一封堵块214插入第一开口652的深度越深，则第一流道21的流径面积越小。需要清楚的是，本实施例能够通过控制块65位于第一流道21中的位置控制第一封堵块214插入第一开口652的深度。也就是说，本实施例能够基于控制块65位于第一流道21中的位置控制第一流道21的流径面积。

在本申请的实施例中，第一封堵块214可以为圆锥状或者如图4所示的圆台状。当然，在本申请的其他实施例中，为了满足使用需求，例如使得第一流道21的流径面积与控制块65的位移距离呈非线性关系，第一封堵块214还可以是三棱锥状或者四棱锥状等。

由前文可知，由于控制件是基于压头4的移动而移动的部件，因此控制件可以是任意能够随压头4移动的部件。在本申请的一个实施例中，如图2所示，控制件可以包括第一压块61，第一压块61用于与压头4固定连接。由于第一压块61与压头4相固定，因此第一压块61能够与压头4同步移动。使用时，如图2所示，第一压块61能够向试块7施加压力，并且也能够通过连接件64带动控制块65滑动。在本申请的另一个实施例中，为了使得第一压块61可以与压头4形成非固定式连接，如图6所示，控制件可以包括沿第三方向依次连接的第一压块61、第一弹性件62和第二压块63，第三方向平行于压头4的移动方向。具体的，第一压块61可以只与压头4相接触，不用与压头4固定连接，第二压块63用于向试块7施加压力，第一弹性件62能够向第一压块61和第二压块63施加平行于第一方向上的弹性力。容易理解的是，第一压块61能够在压头4压力和第一弹性件62的弹力作用下，与压头4同步移动。使用时，如图6所示，第一压块61通过连接件64带动控制块65滑动。

在本申请的实施例中，第一弹性件62可以是任意能够产生平行于第一方向弹性力的零部件。例如，第一弹性件62可以为压簧或者碟簧等。前文中的第二弹性件34亦是如此，不做重复赘述。

为了保证第一弹性件62所产生的弹性力稳定的平行于第一方向。在本申请的一个实施例中，如图6所示，控制件还可以包括至少两个导向柱66。每个导向柱66均沿第一方向延伸，且各个导向柱66绕第一弹性件62的轴心线均匀分布。每个导向柱66均与第一压块61相固定，且与第二压块63形成滑动连接。由于导向柱66的导向作用，因此第一弹性件62产生的弹性力方向更加稳定。容易理解的是，在本申请的其他实施例中，也可以将导向柱66与第二压块63相固定，使得导向柱66与第一压块61形成滑动连接。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，连接件64的作用为连接控制件和控制块65。容易理解的是，在本申请的实施例中，连接件64可以是任意能够起到上述连接作用的零部件，对其不做任何限制。

在本申请一个实施例中，如图2和图6所示，连接件64可以为呈杆状的连接杆连接杆的一端与对应控制块65相铰接，连接杆的另一端与第一压块61相连接。容易理解的是，在本实施例中，若第一压块61向靠近试块7的方向移动，则控制块65也向靠近试块7的方向移动；若第一压块61向远离试块7的方向移动，则控制块65也向远离试块7的方向移动。

容易理解的是，若通过第一流道21向实验腔11中注入化学溶液，则流经第三流道651的化学溶液能够向控制块65施加压力（以下简称第一压力），第一压力使得控制块65形成有沿第一方向移动的趋势。在如图6的实施例中，第一弹性件62所产生的弹性力能够抵消第一压力，使得在实验前，控制块65能够稳定的处于初始位置。假设在长期的使用过程中，若第一弹性件62产生疲劳，其在实验前所产生的弹性力下降至小于第一压力，则在第一压力的作用下，控制块65难以稳定的处于初始位置。

由前文可知，控制块65与第一流道21的相对位置与实验腔11中化学溶液的酸碱度恒定息息相关。为了保证在长期的试验过程中，控制块65均能够稳定的处于相同的初始位置。在本申请的另一个实施例中，如图7和图9所示，控制件包括沿第三方向依次连接的第一压块61、第一弹性件62和第二压块63；第三方向平行于压头4的移动方向。连接件64包括第一连杆641、第二连杆642和第三连杆643。其中，第二连杆642的一端与第一连杆641的一端相铰接，第二连杆642的另一端与第三连杆643的一端相铰接；第一连杆641的另一端与对应的控制块65相铰接，第三连杆643的另一端与第一压块61相铰接，第二连杆642的中部与第二压块63相铰接。

容易理解的是，在本实施例中，若第一压块61向靠近试块7的方向移动，则在连接件64（也即第一连杆641、第二连杆642和第三连杆643）带动下，控制块65向远离试块7的方向移动；若第一压块61向远离试块7的方向移动，则控制块65向靠近试块7的方向移动。也就是说，第一压块61和控制块65的运动方向相反，也即控制块65并不依靠第一弹性件62所产生的弹性力维持初始位置。换句话说，即使在长期的使用过程中，第一弹性件62产生疲劳，其也不会对实验前控制块65所处的初始位置产生任何影响。并且化学溶液所产生的第一压力，能够使得控制块65在试验前更加稳定的处于初始位置。

需要清楚的是，本申请实施例所提出的石应力溶蚀试验装置，外界能够通过第一流道向实验腔内部注入酸碱度符合实验要求的化学溶液，而将发生反应的化学溶液（也即酸碱度不符合实验要求的化学溶液）由第二流道排出。也就是说，本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验装置能够保证实验腔内部的化学溶液酸碱度一直保持恒定，也即能够准确的模拟岩石所处的化学侵蚀环境。

在介绍完本申请实施例所提出的石应力溶蚀试验装置之后，下面介绍本申请实施例所提出的一种岩石应力溶蚀试验方法，具体的，如图11所示，所述方法包括：

步骤S100：获取第一数据。

具体的，在本实施例中，第一数据至少包括输入实验腔11中化学溶液的流量。容易理解的是，在本申请的实施例中，第一数据可以是一个定值，也可以是一个变化值。

由前文可知，为了保证实验腔11中化学溶液酸碱度的恒定，在本申请一个具体的实施例中，步骤S100，获取第一数据包括：

步骤S110：获取压头4的下压深度。

具体的，在本实施例中，可以基于位移传感器获取压头4的下压深度，也可以采用手动量取的方式获取压头4的下压深度。

步骤S120：基于下压深度，获取实验腔11中的化学溶液体积。

具体的，由前文可知，实验腔11中的化学溶液体积等于实验腔11的体积减去试块7的体积，再减去压头4位于实验腔11中部分的体积（也即压头4的下压深度乘以压头4的横截面积）。

步骤S130：基于实验腔11中的化学溶液体积，获取第一数据（也即输入实验腔11中化学溶液的流量）。

具体的，由前文可知，若实验腔11中的化学溶液足够多（也即体积足够大），则替换实验腔11化学溶液的速度可以较慢，若实验腔11中的化学溶液较少，则替换实验腔11化学溶液的速度可以较快。基于此，在本申请的实施例中，可以使得输入实验腔11中化学溶液的流量与实验腔11中的化学溶液体积呈反比例关系。需要清楚的是，若试块7的体积越大，则试块7与实验腔11中化学溶液的反应速度越快，也即越需要更换实验腔11中的化学溶液。基于此，在本申请的实施例中，可以获取试块7体积与实验腔11中的化学溶液体积的比值（以下简称第一比值）。在本申请的实施例中，可以使得输入实验腔11中化学溶液的流量与第一比值呈正比例关系。当然，在本申请的其他实施例中输入实验腔11中化学溶液的流量还可以为经验值。

步骤S200：获取第二数据。

在本申请的实施例中，第二数据包括输出所述实验腔11中化学溶液的流量。容易理解的是，在本申请的实施例中，第二数据可以与第一数据相等。也就是说，若向实验腔11中输入多少体积化学溶液，则从实验腔11中输出多少体积化学溶液，以保证实验腔11中化学溶液量的恒定。当然，在本申请的其他实施例中，第一数据和第二数据也可以不相等。

步骤S300：基于所述第一数据和所述第二数据，控制输入和输出所述实验腔11中化学溶液的流量。

容易理解的是，在液体输送过程中，若液体的流量与流道面积和输送压力均呈正比例关系。因此在本申请的实施例中，可以通过控制输入和输出所述实验腔11中化学溶液的压力，以使输入和输出所述实验腔11中化学溶液的流量满足所述第一数据和所述第二数据。也可以如前文所述，通过控制第一流道21的流道面积，以使输入和输出所述实验腔11中化学溶液的流量满足所述第一数据和所述第二数据。

需要清楚的是，本申请实施例所提出的石应力溶蚀试验方法，通过向实验腔内部输入酸碱度符合实验要求的化学溶液，而将发生反应的化学溶液（也即酸碱度不符合实验要求的化学溶液）由实验腔中输出。也就是说，本申请实施例所提出的岩石应力溶蚀试验方法能够保证实验腔内部的化学溶液酸碱度一直保持恒定，也即能够准确的模拟岩石所处的化学侵蚀环境。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种岩石应力溶蚀试验装置，应用于压力试验设备，所述压力试验设备包括压头（4），其特征在于，所述岩石应力溶蚀试验装置包括：

实验罐，内部形成有能够容纳试块（7）和化学溶液的实验腔（11）；所述实验罐设置有供所述压头（4）进出所述实验腔（11）的仿形开口（22）；

设置于所述实验罐的至少一个第一流道（21），各个第一流道（21）均与所述实验腔（11）相连通；

设置于所述实验罐的第二流道（31），所述第二流道（31）与所述实验腔（11）相连通。

2.根据权利要求1所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述实验罐包括：

罐体（1），

第一端盖（2），设置于所述罐体（1）的第一端，且与所述罐体（1）形成可拆卸连接；所述仿形开口（22）和各个第一流道（21）均设置于所述第一端盖（2）；各个第一流道（21）绕所述罐体（1）的轴心线均匀分布；

第二端盖（3），设置于所述罐体（1）的第二端；所述第二流道（31）设置于所述第二端盖（3）；所述第二流道（31）的轴心线与所述罐体（1）的轴心线重合；

观察窗（5），设置于所述罐体（1）。

3.根据权利要求1所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，还包括控制组件（6），所述控制组件（6）用于基于所述压头（4）的下压深度控制各个第一流道（21）的流道面积。

4.根据权利要求3所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述控制组件（6）包括：

与各个第一流道（21）一一对应的控制块（65），每个控制块（65）均能够与对应的第一流道（21）形成滑动连接；每个控制块（65）中均设置有第三流道（651），所述第三流道（651）与对应的第一流道（21）相连通；所述第三流道（651）与对应的第一流道（21）之间还设置有调节结构，所述调节结构用于基于控制块（65）和对应第一流道（21）的相对位置，调节第一流道（21）的流道面积；

控制件，用于基于所述压头（4）的驱动而移动；

与各个控制块（65）一一对应的连接件（64），连接件（64）用于连接所述控制件和对应的控制块（65），以使所述控制件能够驱动各个控制块（65）与对应的第一流道（21）产生相对滑动。

5.根据权利要求4所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述第一流道（21）包括依次连通的第一通道段（211）、第二通道段（212）和第三通道段（213）；所述控制块（65）与所述第二通道段（212）形成滑动连接；所述第三流道（651）包括第一开口（652）和第二开口（653），所述第一开口（652）与所述第一通道段（211）的输出口相连通；所述第二开口（653）与所述第三通道段（213）的输入口相连通；所述调节结构包括沿第一方向延伸的所述第二开口（653）和沿第一方向延伸的所述第三通道段（213）的输入口；且所述第二开口（653）与第三通道段（213）的输入口沿第二方向所形成的投影重叠面积大于0；所述第一方向平行于所述控制块（65）的滑动方向；所述第二方向垂直于所述第二开口（653）。

6.根据权利要求4所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述第一流道（21）包括依次连通的第一通道段（211）、第二通道段（212）和第三通道段（213）；所述控制块（65）与所述第二通道段（212）形成滑动连接；所述第三流道（651）包括第一开口（652）和第二开口（653），所述第一开口（652）与所述第一通道段（211）的输出口相连通；所述第二开口（653）与所述第三通道段（213）的输入口相连通；所述调节结构包括设置于所述第一通道段（211）内部的第一封堵块（214），所述第一封堵块（214）沿第一方向穿过所述第一开口（652），并延伸至所述第三流道（651）的内部，所述第一方向平行于所述控制块（65）的滑动方向；沿第一方向由所述第一通道段（211）指向所述第三通道段（213），所述第一封堵块（214）的外径递减。

7.根据权利要求4所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述控制件包括第一压块（61），所述第一压块（61）用于与所述压头（4）固定连接，或者所述控制件包括沿第三方向依次连接的第一压块（61）、第一弹性件（62）和第二压块（63）；所述第三方向平行于所述压头（4）的移动方向；所述连接件（64）包括连接杆，所述连接杆的一端与对应控制块（65）相铰接，所述连接杆的另一端与所述第一压块（61）相连接。

8.根据权利要求4所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述控制件包括沿第三方向依次连接的第一压块（61）、第一弹性件（62）和第二压块（63）；所述第三方向平行于所述压头（4）的移动方向；所述连接件（64）包括依次铰接的第一连杆（641）、第二连杆（642）和第三连杆（643），所述第一连杆（641）的另一端与对应的控制块（65）相铰接，所述第三连杆（643）的另一端与所述第一压块（61）相铰接，所述第二连杆（642）的中部与所述第二压块（63）相铰接。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的岩石应力溶蚀试验装置，其特征在于，所述第二流道（31）中设置有减压腔（32），所述减压腔（32）中设置有沿第四方向依次排布的第二封堵块（33）和第二弹性件（34），所述第四方向平行于所述第二流道（31）中化学溶液的流动方向；所述第二封堵块（33）与所述减压腔（32）相适配，且所述第二封堵块（33）沿第四方向上的外径递增。

10.一种岩石应力溶蚀试验方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至9中任意一项所述的岩石应力溶蚀试验装置，所述方法包括：

获取第一数据，第一数据包括输入实验腔（11）中化学溶液的流量；

获取第二数据，第二数据包括输出所述实验腔（11）中化学溶液的流量；

基于所述第一数据和所述第二数据，控制输入和输出所述实验腔（11）中化学溶液的流量。