压水实验装置

③ 为了探究影响液体压强大小的因素，小明采用了量杯，微小压强计和水的实验装置。其中微小压强计可以反映压

步骤：
1、把微小压强计的探头放入烧杯中某一位置，向烧杯中倒入适量的水，记下U型管两侧液面高度差的大小。
2、把微小压强计的探头向上提起一段高度，记下U型管两侧液面高度差的大小。
3、把微小压强计的探头再向上提起一段高度，记下U型管两侧液面高度差的大小。
现象：U型管两侧液面高度差的越来越小。

步骤：
1、取三个底面积大小不同的烧杯，向烧杯中倒水，使三个烧杯中水的深度相同。
2、把微小压强计的探头分别放入三个烧杯中深度相同处，观察U型管两侧液面高度差的大小。
现象：U型管两侧液面高度差的大小相同。

④ 如图为“研究水的沸点跟水面气压关系”的实验装置，当用注射器给正在沸腾的水打气加压时，可以看到水____

⑤ u型管测液体压强探究方法

（1）液体压强计就是利用U形管中液面的高度差来体现压强的，压强越大，U形管液面高度差越大；压强计测量液体压强时，就是通过橡皮膜来感知压强的，通过橡胶管中气体压强的变化来改变U形管中液面高度差的．
（2）研究在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等，她应控制凡是影响液体压强的其他因素：保证同种液体、同一深度，改变的是要研究的因素：金属盒在液体中的方向，因而使探头朝向各个方向．
（3）若要探究液体内部压强与深度的关系，应将压强计金属盒放入水中不同深度，分别测出三次深度值，并同时记下相应的压强值．
（4）实验中将探头放进不同密度液体中同一深度处，“不同密度液体中”说明改变液体密度这一因素，“同一深度处”说明这个因素不变，由此可知这是探究液体的压强跟液体的密度的关系．
故答案为：（1）高度差；（2）各个方向；（3）不同深度；（4）液体的密度．

⑥ 如下图所示为小明同学“研究水的沸点跟水面气压关系”的实验装置，水沸腾后，撤去酒精灯。发现水的沸腾停

⑦ 实验方案设计

一、 实验内容

考虑不同库水升降条件下,“浸泡—风干”循环作用对岩石试样实验, 对每一期试样进行单轴或三轴实验, 得出在不同水位升降条件下对岩体力学参数的影响规律, 及在不同“浸泡—风干”循环期次作用下力学参数劣化规律。

二、 试验岩样

试验所用砂岩取自三峡库区秭归沙镇溪镇白水河滑坡, 为侏罗系上沙溪庙组砂岩。在同一个岩层开出较大片的岩块, 并在现场切割成小块运回试验室钻心取样。 根据《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266—99)、 《水利水电工程岩石试验规程》(SL264—2001)以及国际岩石力学学会推荐标准, 同时满足RMT-150C岩石力学试验系统三轴试验岩样规格要求, 经过细心切磨制成尺寸为Φ50mm×100mm圆柱形试件。 试样的精度严格满足规范要求: 高度、 直径偏差≤±0.3mm, 试件两端面不平整度≤±0.05mm(图5-1)。

岩石矿物鉴定结果为绢云母中粒石英砂岩(图5-2), 孔隙式钙质胶结结构, 基质具微细鳞片变晶结构的中粒砂状结构。 岩石由石英、 长石、 岩屑、 云母等组成。 碎屑组分有燧石岩屑, 次角-次圆状, 粒径0.3mm, 占10%; 石英碎屑, 次角-次圆状, 均匀分布,粒径0.3～0.5mm, 占80%; 基质组分为绢云母, 占10%。

图5-9 有压岩石溶解仪的结构图

图5-10 水压力室俯视图

图5-11 控制箱

YRK-1岩石溶解试验仪为本试验开发的一种模拟库水压及库水升降条件下岩石溶解试验仪, 下面将对该仪器进行详细的介绍。

(1)一种模拟库水压力条件的仪器的研制

本实验仪器为一种模拟库水压力状态下水-岩作用的实验装置, 模拟蓄水后库岸岩(土)体所受水压力环境, 通过考虑不同水压力及水位升降条件下的岩石-水作用的浸泡实验, 研究库水条件下的水-岩作用及力学损伤特征。 为了达到上述目的, 本仪器制作由岩石溶解室(压力室), 动、 静水模拟控制系统, 压力控制系统, 压力传感带等组成。

水压力室: 主要由底座、 圆柱形水压力室和盖板组成, 底板与盖板之间分布有八根加固螺栓, 通过密封垫圈将圆柱形水压力室固定在底座和盖板之间。水压力室采用不锈钢和有机玻璃制作, 以便承受较大压力。

压力控制系统: 由内部压力传导系统和外部压力控制系统组成。在水压力室底部安装一个压力传感带与外部压力控制系统相接, 该压力传感带与外部压力控制系统相连; 外部压力控制系统由供压装置和高精度压力表以及压力传导管道组成, 通过高精度压力表将15MP压力转变为0～1.4MP(量程范围)的压力传递到压力传感带(稳压状态), 通过压力传感带将压力传递给水, 进而控制水压力室中的水压, 满足实验要求达到的压力状态。

动、 静水模拟控制系统: 该系统由稳压电源、 直流电机、 叶轮组成。 直流电机安装在水压力室的底板下部, 通过转轴与水压力室内部的叶轮相连。 可以模拟在动水状态下岩石的溶解特征, 也可以模拟在静水状态下岩石的溶解特征; 同时, 通过控制直流电机转速进一步模拟在不同动水状态下岩石的溶解特征。 与压力控制系统组合可以进一步模拟在水库库水压力状态下(具有一定的流速情况下)的水-岩作用。 同时在水压力室下部设置水样采集口, 通过水样分析研究岩石溶解特征。

(2)岩石溶解仪操作步骤

a. 压力室放置试样。 首先将制备好的岩样放入水压力室内, 分层直立或横卧摆放;盖上盖板并将加固螺栓拧紧, 固定好。

b. 压力室充水。 通过进水管向水压力室内注水, 注水期间将放气螺丝打开, 将水压力室内空气排除, 直至水漫出注水管后, 封闭进水管, 拧紧放气螺丝。

c. 控制压力室水压力。 连接外部压力控制系统与内部压力控制系统, 确认连接完成后, 将总控箱中的气源压力调节阀全部放开(拧至最松位置), 放气阀放到“开”的位置。 缓慢旋转气源压力调节阀, 按照实验要求调节压力, 并通过外部压力系统通过压力传到装置将压力传递给水, 保证水-岩作用是在一定库水条件下进行。

d. 取出试样。 完成一个实验周期之后(实验流程要求), 获取试样之前, 首先关闭总气源(氮气瓶), 按照试验流程调节阀慢慢将气源压力减小, 打开放气阀以及放气螺丝,使残余气体放出。 开放水样采集口, 获取足够水样供分析。 取出岩样做相应分析。

(3)岩石溶解试验仪的特点

该仪器制作的优点是: 结构简单、 易操作、安全可靠, 可以模拟库区岩体所处不同水压力环境, 根据需要保持或调节水压力状态模拟库水位升降; 设置动、 静水模拟控制系统, 以模拟库水扰动; 设置取水管道, 以便分析离子浓度的变化。

该仪器可以模拟在库水升降条件及水压力状态下岩石所处的水环境, 为研究库水条件下水-岩作用机理及力学特性而提供一套室内实验平台。

⑧ 如图丙为“研究水的沸点跟水面气压关系”的实验装置，当用注射器给正在沸腾的水打气加压时，可以看到水__

（1）当用注射器给正在沸腾的水打气加压时，可以看到水不再沸腾，这是因为用注射器给正在沸腾的水打气，增加了水面上的气压，沸点升高．
这个现象表明：水面气压增大，水的沸点升高．
（2）汽化的两种方式为蒸发和沸腾．在沸腾过程中，生成大量的气泡，气泡在上升过程中体积变大．
故本题答案为：不再；升高；汽化；甲．

⑨ 实验五 承压水模拟演示

一、实验目的

1. 熟悉有关承压水的基本概念。

2. 增强对承压水的补给、排泄和径流的感性认识。

3. 练习运用达西定律的基本观点分析水文地质问题。

二、实验内容

1. 分析承压含水层补给与排泄的关系。

2. 承压水开采时流网的变化。

3. 观测天然条件下泉流量的衰减曲线。

4. 设计性实验: 演示稳定开采条件下承压水流网的变化特征。

三、实验仪器和用品

1. 承压水演示仪 (见图Ⅰ5-1) 。仪器的主要组成部分及功能如下。

1) 含水层: 用均质石英砂模拟。

2) 隔水层: 用隔水有机板模拟。

3) 断层泉: 承压含水层主要通过泉排泄，在泉水排出口，用秒表和量筒测量流量。

4) 模拟井 (虚线部分为滤水部分) : 中间 b 井和开关连通，通过开关可以控制 b井的抽 (注) 水量。

5) 模拟河水位变动: 承压含水层接受河流补给，通过调整稳水箱 (升降阀) 的高度控制补给承压含水层的河水水位。

6) 底板测压点: 隔水底板安装测压点，测压点与测压板连接，可以测得任一测压点的测压水头。

2. 秒表。

3. 量筒 (500 mL，50 mL，25 mL 各 1 个) 。

4. 直尺 (长度 50 cm) 。

5. 计算器等。

6. 蠕动泵 (用于模拟抽水) 。

图Ⅰ5-1 承压水演示仪装置实体图

四、实验步骤

1.熟悉承压水演示仪的装置与功能。

2.测绘测压水位线。抬高稳水箱，使河水保持较高水位，以补给含水层;待测压水位稳定后，分别测定河水、a、b、c三井和泉的水位;在图Ⅰ5-2上绘制承压含水层的测压水位线。自补给区到排泄区水力梯度有何变化?为什么会出现这些变化?

3.测绘平均水力梯度与泉流量的关系曲线。测定步骤2中的泉流量、河水位(H₁)、泉点水位(H₈)，计算平均水力梯度(I)，记入表格“实验五承压水模拟演示实验记录表”中。

分两次降低稳水箱，调整河水位(但仍保持河水能补给含水层)。待测压水位稳定后，重复步骤3，将测量数据记入实验记录表。

4.b井抽水，测定泉流量及b井抽水量。为了保证b井抽水后，仍能测到各井水位，抽水前应抬高河水位(即抬高稳水箱)。待测压水位稳定后测定泉流量，记入实验记录表。b井抽水，待测压水位稳定后，测定各点水头，标在图Ⅰ5-3上，画出b井抽水时的承压含水层平面示意流网;同时测定泉流量及b井抽水量并记入实验记录表。从测定结果分析，抽水后泉流量的减量是否与b井抽水量相等?为什么?

5.测绘泉流量随时间的衰减曲线。停止b井抽水(关闭抽水井开关)，待水位稳定后，停止河流补给(将供水箱降低至承压含水层底部)，测量泉流量随时间的变化(按时间段测量)，将测量结果记入实验记录表。

五、实验成果

1.提交实验报告表，即承压水模拟演示实验记录表。

2.在图Ⅰ5-2上绘制承压水测压水位线。

3.在图Ⅰ5-3平面图上绘出b井抽水时的承压含水层平面示意流网。

4.绘制泉流量随时间的变化曲线(实验五用纸)。

六、思考题

分析回答承压含水层自补给区(河流)到排泄区(泉)过水断面的变化特征。

七、设计性实验内容(供参考)

利用承压水模拟演示仪进行稳定开采条件下承压水流网的变化特征实验，观察承压水流网的变化，测量并记录实验结果。

图Ⅰ5-2 承压水演示用剖面图

图Ⅰ5-3 承压水演示用平面图

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实验五 承压水模拟演示实验记录表

实验五用纸

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