[發明專利]裂隙巖體滲流特性室內試驗系統及方法

無效

• 申請號: 201210562580.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103033458A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 鄔愛清;劉元坤;尹健民;艾凱;韓曉玉;李永松;周春華;汪洋;汪斌;陳錦;許靜;汪潔;呂國湘
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于巖體力學試驗技術領域，涉及深部高應力條件下裂隙巖體的水力學特性和多場耦合的機理研究，具體地說，涉及裂隙巖體高壓水力試驗及采用相關的應力應變、流量和位移等測試方法，裂隙巖體滲流特性室內試驗系統及方法。?

背景技術

巖石水力學的主要參數是單一裂隙的水力特性和巖體的等效水力特性，二者關系密切。裂隙及裂隙間的巖塊的滲透特性是構成巖體滲透張量的基本參數。裂隙滲透性或水力傳導系數取決于裂隙面的幾何特征如起伏差、粗糙度、隙寬等，后者僅在試驗室可以比較準確地測量，并且對裂隙的水力傳導系數的影響關系極其復雜，所以，一般通過典型裂隙的試樣進行滲流試驗，以測量其水力傳導系數。?

現有的巖石水力學研究中，滲流參數都是從小尺度巖體試件測試而來，由于試樣尺寸的限制和制樣過程中的擾動，不能完全反映裂隙性能，而且耦合試驗也以法向應力條件下的滲流～應力試驗居多，這對裂隙巖體而言，缺乏裂隙巖體在高應力下的滲流～應力耦合試驗。另一方面，現場呂榮試驗或C.Louis提出的三段式壓水試驗主要是利用地質鉆孔測試巖體在較低壓力下的滲透率，一般缺乏巖體裂隙網絡的詳細描述。三向壓水試驗可以考慮巖體裂隙滲透張量的各向異性，但還缺乏研究滲流～變形～應力耦合問題的壓水試驗。?

發明內容

本發明的目的在于克服已有背景技術的不足之處，提供一種室內裂隙巖體結構面傾角可調，在高壓水力條件下的裂隙巖體滲流特性室內試驗系統，可實時同步顯示、采集試驗壓力、流量和位移，并進行數據存儲。?

本發明的另一個目的是提供一種可對大尺度裂隙巖體試件進行高應力條件下的裂隙巖體的應力場、滲流場及位移場等多場耦合的室內高壓水力試驗方法，通過試驗方法所獲得巖體裂隙網絡的詳細描述，研究裂隙水力傳導系數、機械隙寬與有效水力隙寬之間的關系。?

本發明解決其技術問題采用以下技術方案：一種裂隙巖體滲流特性室內試驗系統，其特征在于：裂隙巖體滲流特性室內試驗系統包括裂隙巖體滲流特性室內試驗裝置、裂隙巖體滲透性能同步采集及數據存儲顯示裝置；?

其中，裂隙巖體滲流特性室內試驗裝置：?

水箱內放置模具，模具置于水中，模具內放置有裂隙面的巖塊，模具上有出水孔；?

所述巖塊的裂隙面處安裝注水管，注水管接入高壓水泵，注水管上接有壓力傳感器和流量傳感器；?

所述巖塊的裂隙面上、下兩盤分別安裝有壓力盒，壓力盒接埋設儀器數據線；裂隙面上、下兩側分別設有錨固點，計錨固點接入位移計；?

裂隙巖體滲透性能同步采集及數據存儲顯示裝置：?

壓力傳感器、流量傳感器、位移計、埋設儀器數據線分別接入數據采集儀，數據采集儀接入計算機(13)。?

進一步的技術方案是：?

所述錨固點通過接入測桿，再接入位移計。?

所述水箱外固裝有支座，支座上設有橫梁，位移計安裝在橫梁上。?

所述注水管上接有壓力表。?

一種裂隙巖體滲流特性室內試驗方法，其特征在于：在室內，將有裂隙面的巖塊試件放入模具中，模具置于水箱，調整巖塊的裂隙面傾角，高壓泵通過注水管對裂隙面進行大流量高壓水力試驗，裂隙面承受壓力產生應變、位移，注水管上的壓力傳感器、流量傳感器以及壓力盒、位移計分別將采集數據傳輸到數據采集儀，計算機連續記錄顯示實時壓力、流量與裂隙相對位移及耦合關系。?

進一步的技術方案是：?

所述巖塊試件尺寸為Φ20mm-Φ50mm。?

所述巖塊裂隙面傾角為0-60度。?

所述巖塊試件法向應力可調為0-16MPa。?

本發明與現有技術相比還具有以下的主要優點：?

1、由于本發明采用裂隙巖體滲流特性室內試驗系統及方法，改進了現場通過鉆孔對穿越鉆孔的給定裂隙試樣進行不同壓力條件的滲流性試驗，可以實現在試驗室內對裂隙巖體大尺度試件，進行高壓水力滲流特試驗，測量獲取裂隙滲透性的裂隙網絡的詳細描述，通過室內滲流～變形～應力耦合壓水試驗裝置，滲透壓力、滲流流量、應力變形位移的同步測量完成，克服了現場試樣尺寸的限制和制樣過程中的擾動，不能完全反映裂隙的粗糙度、初始隙寬及可能的充填物，以及單裂隙小尺度試件的室內試驗居多，裂隙面的幾何代表性不足的問題。?