[發明專利]裂隙介質系統滲透張量室內測定裝置

有效

• 申請號: 201610064618.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105547967B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 許模;張世殊;李瀟;黃潤太;康小兵;石定國;張強;馬金根;夏強;冉從彥;肖先煊;郭健;王在敏;楊艷娜;漆繼紅
• 申請（專利權）人: 成都理工大學;中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本發明涉及水文地質學中的地下水滲流領域，尤其是涉及裂隙介質系統滲透張量室內測定裝置，圓柱形封閉模擬箱的兩端分別通過支架安裝在升降裝置上；圓柱形封閉模擬箱有三組模擬裂隙，三組模擬裂隙互相垂直；垂直于每組模擬裂隙面設置模擬鉆孔，每個模擬鉆孔上附有一支示蹤管；每組模擬裂隙面沿傾向方向設置兩支測壓管，每組模擬裂隙的測壓管與模擬鉆孔平行；每個模擬鉆孔分別與儲水箱內的水泵相連接，每組模擬裂隙的排水孔分別與儲水箱相通。該裝置構建三組互相垂直的裂隙介質，通過升降裝置可以調節模擬箱內兩組裂隙的傾向與傾角，模擬不同條件下裂隙巖體中地下水的滲流過程，計算出不同條件下裂隙巖體的滲透張量。

技術領域

本發明涉及水文地質學中的地下水滲流領域，尤其是涉及裂隙介質系統滲透張量室內測定裝置。

背景技術

地下水在巖土空隙中的運動稱為滲流，發生滲流的區域稱為滲流場。在水文地質學中，地下水的劃分類型有很多，其中按含水介質可將地下水分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。目前，對于孔隙介質的地下水滲流研究較為成熟，而對于裂隙巖體中地下水運動的研究還存在諸多不足，這主要是由于裂隙介質的不均勻性及非連續性而造成的。

巖體由巖石和切割巖石的裂隙組成，故在裂隙巖體中同時存在著兩種空隙和滲流系統，即空隙總體積較大而滲透性相對較弱的多孔巖塊系統和分割多孔巖塊的裂隙系統。

地下水主要儲存在多孔巖塊系統中，而水在巖體中的滲流途徑主要為裂隙。在巖層中，不同規模、不同方向的裂隙通道，交切連通構成導水裂隙網絡，形成裂隙含水系統。由于裂隙網絡通常由三組或三組以上的裂隙構成，且裂隙的空間分布具有不均一性，使得裂隙巖體的滲透特性具有顯著的各向異性和強烈的非均質性，故裂隙巖體的滲流參數必須以張量表示，即滲透張量，且可用滲透張量求解裂隙巖體的滲流場。

目前，確定裂隙巖體滲透系數的方法主要有現場水力試驗法、裂隙測量法和離散裂隙網絡滲流數值試驗法。現場水力試驗法分為單孔壓水試驗、三段壓水試驗以及交叉孔壓水試驗。三段壓水試驗法的基本原理為用壓水試驗分別確定單組裂隙的滲透系數，然后根據每組裂隙的產狀將滲透系數疊加得到巖體的總滲透張量。

利用三段壓水試驗刻畫裂隙巖體的滲透張量可用于研究裂隙巖體中的地下水埋藏分布特征以及地下水流運移規律，并且對于涉及裂隙巖體中的地下水這一問題的相關領域如水電工程、石油開采、地下采礦工程以及邊坡工程等領域具有重大意義。

裂隙巖體中的地下水滲流較為復雜，采用野外調查的方法無法清晰直觀的認識到地下水在裂隙巖體中的滲流過程，而采用數值模擬進行研究時對于模型的概化以及參數的選取具有一定的困難，計算結果存在一定的誤差。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種裂隙介質系統滲透張量室內測定裝置，為搭建室內物理模型，用以模擬裂隙巖體地下水滲流過程，同時可以試驗結果及裂隙傾向、傾角等參數計算出該條件下的裂隙巖體滲透張量，為學習和研究裂隙巖體中的地下水滲流提供了一種有效的手段。

具體的技術方案為：

裂隙介質系統滲透張量室內測定裝置，包括儲水箱、圓柱形封閉模擬箱、升降裝置；圓柱形封閉模擬箱采用透明有機玻璃制成，圓柱形封閉模擬箱的兩端分別通過支架安裝在升降裝置上；圓柱形封閉模擬箱有三組模擬裂隙，分別為第一模擬裂隙組、第二模擬裂隙組、第三模擬裂隙組，三組模擬裂隙互相垂直；垂直于每組模擬裂隙面設置模擬鉆孔，每個模擬鉆孔上附有一支示蹤管；模擬鉆孔的下端位于模擬裂隙內，模擬鉆孔的下端管壁有均勻分布的孔，下端由尼龍網包覆，模擬裂隙內填充石英砂，每組模擬裂隙面沿傾向方向設置兩支測壓管，每組模擬裂隙的測壓管與模擬鉆孔平行；

每個模擬鉆孔分別通過附有流量控制閥的供水軟管與儲水箱內的水泵相連接，從而控制注入模擬裂隙中流量；每組模擬裂隙的排水孔分別通過附有流量控制閥的排水軟管與儲水箱相通。

升降裝置可以調節與圓柱形模擬箱內兩組裂隙的傾角和傾向，從而形成不同的裂隙網絡。