1.本实用新型涉及岩浆侵入模拟设备领域，特别是涉及一种模拟岩浆侵入过程的试验装置。


背景技术：

2.岩浆因具有极高的温度和很大的内部压力，往往向地壳薄弱或构造活动地带上升，并在沿途不断熔化围岩或俘虏崩落的岩块，岩浆主要靠高压不断侵入岩土，从而不断扩大其侵占的空间，冷凝后形成各种侵入岩体，根据侵入体规模与产状，可分为岩基、岩株、岩盘、岩床、岩墙等。
3.岩浆侵入作用是指岩浆上升运移到地壳内岩石中冷凝成岩浆岩的活动过程，岩浆侵入过程不像火山喷发作用那样直观，但侵入体受构造运动影响而被抬升，再经过外力剥蚀作用而露出地表，人们可通过出露于地表的各种侵入岩来研究侵入作用的特征。
4.但是基于出露于地表的岩体特征分析研究岩浆侵入过程具有极大局限性，需要在室内开展岩浆侵入过程的相似模拟试验。
5.申请号为“201810873535.8”，名称为“一种岩浆底辟与伸展作用叠合的模拟装置及分析方法”的发明专利公开了一种岩浆侵入模拟装置，包括砂箱、支撑台、第一发动机、第二发动机和介质容器，砂箱内用于盛放砂子，介质容器设置在砂箱下方且与砂箱连通，介质容器内填充的介质通过第一通孔和第二通孔侵入到砂箱中，侵入完成后可进行数据分析，但是砂箱的两侧是壁板，工作人员无法实时观察岩浆的整体侵入过程，只能等待侵入完成后观察成型后的侵入体。
6.因此人们亟需一种可实时观察岩浆侵入过程且安全性高的模拟岩浆侵入过程的试验装置。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种模拟岩浆侵入过程的试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，可实时观察岩浆侵入过程且安全性高。
8.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种模拟岩浆侵入过程的试验装置，包括岩土放置单元，所述岩土放置单元包括保持框架以及相对布置的钢化玻璃，所述保持框架的内表面上设置有u型凹槽，所述钢化玻璃的边缘位于所述u型凹槽内，所述保持框架与所述钢化玻璃间形成用于盛放岩土的容纳腔，所述钢化玻璃与所述u型凹槽的内侧壁之间均设置有第一柔性垫，所述u型凹槽的至少一侧侧壁上设置有施压单元，所述施压单元的施力端位于所述第一柔性垫与所述u型凹槽的内侧壁之间。
9.优选的，所述施压单元的施力端与所述第一柔性垫之间设置有垫板，所述垫板的大小与所述第一柔性垫的大小相同。
10.优选的，所述施压单元为紧固螺栓，所述u型凹槽朝向所述第一柔性垫的内侧壁上设置有通孔，所述通孔内壁上设置有与所述紧固螺栓相匹配的内螺。
11.优选的，所述保持框架为u型结构，整体所述u型凹槽的上表面与所述保持框架的开口端面位于同一水平面上。
12.优选的，所述钢化玻璃间设置有矩形限位块，所述矩形限位块与所述u型凹槽的内底壁接触设置，所述矩形限位块的高度不低于所述第一柔性垫的高度。
13.优选的，所述矩形限位块与所述钢化玻璃间设置有第二柔性垫，所述第二柔性垫的大小与所述矩形限位块的大小相匹配。
14.优选的，还包括岩浆模拟液放置单元，所述岩浆模拟液放置单元包括模拟液箱以及用于提供压力气体的供气单元，所述供气单元的出气口与所述模拟液箱相连通，所述模拟液箱的底部出液口与所述岩土的容纳腔连通。
15.优选的，所述模拟液箱的底部出液口与所述岩土的容纳腔的底部连通，且靠近所述岩土的容纳腔的部分连通管路的轴线与地面相互垂直。
16.优选的，所述保持框架的表面上设置有向外延伸的支撑杆。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.1、本实用新型中将岩土容纳腔两侧的壁板替换为钢化玻璃，工作人员可透过钢化玻璃直观的观察岩浆侵入岩土过程中的细观现象与特征，有利于精确的对岩浆的侵入机制进行分析；在钢化玻璃与u型凹槽的内侧壁之间均设置有第一柔性垫，当内部岩土受到模拟液侵入时，产生的压强挤压钢化玻璃向外移动，第一柔性垫的存在避免了钢化玻璃与u型凹槽的硬性接触，而且当利用施压单元固定钢化玻璃的位置时，施压单元的施力端先抵接第一柔性垫，然后再施加顶紧力，相较于直接顶紧钢化玻璃，大大降低了钢化玻璃由于受到硬性挤压而破碎的几率，不仅仅提高了钢化玻璃的使用寿命，还避免误伤工作人员，提高了使用本装置时的安全性。
19.2、本实用新型中在施压单元的施力端与第一柔性垫之间设置有垫板，且垫板的大小与第一柔性垫的大小相同，在施压单元的施力端运动并挤压固定钢化玻璃的过程中，垫板作为传力单元，将较为集中的力分散，并均匀的传递给第一柔性垫，进而传递至钢化玻璃，避免了由于应力集中导致钢化玻璃损坏的问题。
20.3、本实用新型中将保持框架设为u型结构，整体u型凹槽的上表面与保持框架的开口端面位于同一水平面上，此结构类似弯折的u型钢，当需要清洁钢化玻璃时，仅需释放施压单元的压力，将钢化玻璃从保持框架的上端抽出即可，大大提高了更换、清洁的便捷性。
21.4、本实用新型中矩形限位块的设置使得在钢化玻璃被固定时，两者间相互平行，在模拟液侵入岩土的过程中，钢化玻璃模拟两侧的岩土层，钢化玻璃向岩土施加水平方向的反作用力，不会产生斜向的反作用力，避免了多种力存在下，降低最终测量精确度的问题，更加贴合实际的去模拟岩浆的侵入过程。
22.5、本实用新型中矩形限位块与钢化玻璃间设置有第二柔性垫，且第二柔性垫的大小与矩形限位块的大小相匹配，当施压单元向钢化玻璃提供挤压力时，第二柔性垫的存在将钢化玻璃与矩形限位块间的硬性接触改变为柔性接触，避免了钢化玻璃与矩形限位块间的硬性接触对钢化玻璃造成损伤的问题。
23.6、本实用新型中仅利用钢化玻璃、框架以及模拟液放置单元即可完成对岩浆侵入过程的模拟，结构简单且材料易获得，降低了制造成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型模拟岩浆侵入过程的试验装置的结构示意图；
26.图2为图1中a-a的截面图；
27.图3为图2中b处的局部放大图；
28.其中，1、保持框架；2、钢化玻璃；3、岩土；4、模拟液箱；5、供气单元；6、紧固螺栓；7、u形凹槽；8、第一柔性垫；9、第二柔性垫；10、矩形限位块；11、垫板。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种模拟岩浆侵入过程的试验装置，以解决现有技术存在的问题，可实时观察岩浆侵入过程且安全性高。
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
32.请参考如图1～2所示，提供一种模拟岩浆侵入过程的试验装置，包括岩土3放置单元，岩土3放置单元包括保持框架1以及相对布置的钢化玻璃2，保持框架1设置在钢化玻璃2的周边，且框架结构的梁和柱均位于同一平面内，保持框架1的内表面上设置有u型凹槽7，钢化玻璃2的边缘位于u型凹槽7内，保持框架1与钢化玻璃2间形成用于盛放岩土3的容纳腔，钢化玻璃2的一端不与保持框架1接触，使得岩土3的容纳腔为一端开口的状态，用于模拟地面上的环境，钢化玻璃2与u型凹槽7的内侧壁之间均设置有第一柔性垫8，第一柔性垫8可固定在钢化玻璃2上或者可拆卸的设置在钢化玻璃2上，优选的，第一柔性垫8覆盖位于u型凹槽7内钢化玻璃2的边缘，当内部岩土3受到模拟液侵入时，产生的压强挤压钢化玻璃2向外移动，第一柔性垫8的存在避免了钢化玻璃2与u型凹槽7的硬性接触，保护了钢化玻璃2；为了固定钢化玻璃2，在u型凹槽7的至少一侧侧壁上设置有施压单元，可在不同位置设置多个施压单元，施压单元的施力端位于第一柔性垫8与u型凹槽7的内侧壁之间，当利用施压单元固定钢化玻璃2的位置时，施压单元的施力端先抵接第一柔性垫8，然后再施加顶紧力，相较于直接顶紧钢化玻璃2，大大降低了钢化玻璃2由于受到硬性挤压而破碎的几率，不仅仅提高了钢化玻璃2的使用寿命，还避免误伤工作人员，提高了使用本装置时的安全性。
33.当在多个位置设置多个施压单元时，u型凹槽7仅一侧侧侧壁上设置有施压单元，避免了在多个位置采用两侧挤压时，挤压深度不同而引起的钢化玻璃2倾斜或产生较大剪切力，进而导致玻璃易损坏的问题。
34.为了分散施压单元施加的压力，在施压单元的施力端与第一柔性垫8之间设置有垫板11，垫板11的大小不小于第一柔性垫8的大小，优选的，垫板11的大小与第一柔性垫8的
大小相同，垫板11的存在将较为集中的力分散，并均匀的传递给第一柔性垫8，进而传递至钢化玻璃2，进一步保护了钢化玻璃2。
35.施压单元可以为紧固螺栓6，或者是电推动杆或者其他推动器，当施压单元为紧固螺栓6时，u型凹槽7朝向第一柔性垫8的内侧壁上设置有通孔，通孔内壁上设置有与紧固螺栓6相匹配的内螺纹。
36.在实验结束后，需要将已被侵入的岩土3取出做进一步的分析，岩土3取出时，可能会在钢化玻璃2的内表面上留有一定的残渣，此时需要对钢化玻璃2进行清洗，而且在使用一段时间后需要检测钢化玻璃2是否损坏；为了便于将钢化玻璃2取出，将保持框架1设为u型结构，整体u型凹槽7的上表面与保持框架1的开口端面位于同一水平面上，该形状类似于u型钢弯折成u型结构后的形状，在需要清洁或更换钢化玻璃2时，仅需释放施压单元的压力，将钢化玻璃2从保持框架1的上端抽出即可。
37.在钢化玻璃2间设置有矩形限位块10，矩形限位块10与u型凹槽7的内底壁接触设置，保持钢化玻璃2相互平行设置，在模拟液侵入岩土3的过程中，钢化玻璃2模拟被侵入部位两侧的岩土层，钢化玻璃2向岩土3施加水平方向的反作用力，不会产生斜向的反作用力，避免了多种力存在下，降低最终测量精确度的问题，更加贴合实际的去模拟岩浆的侵入过程，矩形限位块10的高度不低于第一柔性垫8的高度；不一定采用矩形限位块10，也可采用其他具有相互对应且平行的两个侧面的限位块，相互对应且平行的两个侧面分别与两侧的钢化玻璃2接触。
38.矩形限位块10与钢化玻璃2间设置有第二柔性垫9，第二柔性垫9的大小与矩形限位块10的大小相匹配，第二柔性垫9将矩形限位块10与钢化玻璃2间的硬性接触改变为柔性接触，在力传递过程中，有效的保护了钢化玻璃2，第二柔性垫9可设置在钢化玻璃2上或者设置在矩形限位块10上，设置方式可为固定设置或者是可拆卸设置，采用可拆卸设置时，可通过粘力较小的胶水连接，便于更换。
39.本实用新型中还包括用于向岩土3的容纳腔内提供模拟液的岩浆模拟液放置单元，岩浆模拟液放置单元包括模拟液箱4以及用于提供压力气体的供气单元5，供气单元5的出气口与模拟液箱4相连通，用于向模拟液箱4内冲压，使得模拟液获得较大的压力，在一定程度上模拟岩浆的高压状态，模拟液选定可模拟一定成分岩浆的浆液，模拟液箱4的底部出液口与岩土3的容纳腔连通，岩土3的容纳腔内的岩土3经过压实处理，模拟地下岩土的状态。
40.模拟液箱4与岩土3的容纳腔的连接管路上设置有阀门，在阀门与模拟液箱4出口间的管路上设置有压力传感器。
41.模拟液箱4的底部出液口与岩土3的容纳腔的底部连通，且靠近岩土3的容纳腔的部分连通管路的轴线与地面相互垂直，用于模拟从岩土3正下方向上冲击的岩浆；模拟液箱4的底部出液口也可以与岩土3的容纳腔的侧部连通，模拟岩浆从不同方向侵入岩土3。
42.为了固定保持框架1，在保持框架1的表面上设置有向外延伸的支撑杆，也可以在保持框架1的上端面上设置吊环等。
43.在实际使用过程中，将钢化玻璃2的边缘伸入u型凹槽7内并在钢化玻璃2间放入矩形限位块10，通过旋拧不同位置紧固螺栓6将两个钢化玻璃2固定，钢化玻璃2固定完成后，向钢化玻璃2间的缝隙(即岩土3的容纳腔)内放入岩土3，此时，打开供气单元5，持续为模拟
液箱4内充气，提高模拟液的压力，当通过观察压力传感器的读数确定模拟液达到指定压力(可通过岩土3的压实程度或所需模拟的岩浆的数据计算模拟液的压力值)时，打开阀门，模拟液进入到岩土3的容纳腔内，开始侵入过程，在侵入过程中，工作人员可透过钢化玻璃2实时观察内部模拟液侵入的细观现象与特征并进行记录(也可通过相机进行拍摄)，进而分析实际中岩浆的侵入现象、特性等。
44.根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。
45.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
46.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。