[發明專利]巖體裂隙網絡滲流各向異性測試及可視化系統

有效

• 申請號: 201710147964.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106802272B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 劉日成;靖洪文;張晶;蔚立元;蘇海健
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種巖體裂隙網絡滲流各向異性測試及可視化方法，其特征在于：所述方法采用巖體裂隙網絡滲流各向異性測試及可視化系統，所述系統包括三維云臺(1)、水源(2)、注射泵(4)、裂隙網絡模塊(5)、夾持式接口(6)、滲出水稱重系統(7)、滲流可視化系統(11)；其中，所述裂隙網絡模塊(5)包括上下層玻璃板(14，16)以及位于中間層的含裂隙網絡的玻璃板(15)，所述上下層玻璃板(14，16)以及含裂隙網絡的玻璃板(15)均為正六邊形，含裂隙網絡的玻璃板(15)的邊長大于等于所述上下層玻璃板(14，16)的邊長；所述三維云臺(1)、下層玻璃板(16)和含裂隙網絡玻璃板(15)的正中心位置各有一個圓孔，所述上層玻璃板(14)的下表面四周和下層玻璃板(16)的上表面四周設有密封膠；所述裂隙網絡模塊(5)水平置于所述三維云臺(1)上，所述裂隙網絡模塊(5)的每條邊上均連接有夾持式接口(6)，每個夾持式接口(6)均包裹住所述裂隙網絡模塊(5)的一側邊，所述夾持式接口(6)與裂隙網絡模塊(5)接觸的邊緣均設有密封膠，每個夾持式接口(6)的出口均連接滲出水稱重系統(7)；通過注射泵(4)連接水源(2)的導水管(18)依次穿過三維云臺(1)和下層玻璃板(16)并伸入所述含裂隙網絡的玻璃板(15)，所述導水管(18)與下層玻璃板(16)之間密封；所述滲流可視化系統(11)設置于所述裂隙網絡模塊(5)的正上方；

所述方法包括如下實驗步驟：

1)首先制作含裂隙網絡的玻璃板(15)，然后組裝裂隙網絡模塊(5)并連接整個試驗系統，其中，含裂隙網絡的玻璃板是在玻璃板上用水刀切割或玻璃刀刻畫或物理打擊制備得到裂隙網絡，裂隙網絡沿其厚度方向是完全貫通的，用來模擬巖體中的裂隙網絡；

2)利用三維云臺(1)將裂隙網絡模塊(5)調整至完全水平，并利用真空泵抽出裂隙網絡模塊(5)中的空氣；

3)打開夾持式接口(6)的開關，并打開注射泵(4)向裂隙網絡模塊(5)中注入滲流水，待滲出水流量穩定后，通過滲出水稱重系統(7)采集單位時間內所測裂隙方向滲出水的質量；

4)根據所測裂隙方向單位時間內滲出水的質量計算出裂隙網絡沿著不同裂隙方向的滲透系數；

5)將水源(2)換為有色染液，通過滲流可視化系統(11)觀測并計算單位時間內有色染液在裂隙網絡模塊(5)中沿不同裂隙方向的流動距離，滲流可視化系統包括高精度CCD相機和計算機，通過高精度CCD相機按照一定的頻率對裂隙網絡模塊的表面進行拍照，通過對得到的照片進行圖像處理可以計算一定時間間隔內水流在裂隙內的流動距離，流動距離越大，則表明該方向裂隙的滲透系數越大，利用該方法，可實現對流體在巖體裂隙網絡中沿不同裂隙流動過程的滲透系數各向異性的直觀觀測，實現裂隙網絡滲流過程各向異性可視化研究；所述步驟3)中，打開一個或若干個夾持式接口(6)；所述滲出水稱重系統(7)包括收集容器(8)、電子稱(9)和計算機(10)，收集容器(8)用于收集裂隙網絡模塊(5)中滲流出的水，收集容器(8)置于電子稱(9)上，計算機(10)和電子稱(9)相連用于實時稱量并記錄滲出水的質量；所述導水管(18)連接所述水源(2)端設有過濾裝置(3)。