[發(fā)明專利]模擬含儲水構(gòu)造可充填裂隙巖體滲流過程試驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710339091.5
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107271342A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靖洪文;賀立新;吉建嬌;王珂;尹乾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖石水力學試驗?zāi)Ｐ脱b置，尤其是涉及模擬含儲水構(gòu)造可充填裂隙巖體滲流過程試驗裝置。

背景技術(shù)

在富水帶地下工程中，突水突泥以及其引發(fā)的坍塌泄露等事故一直備受關(guān)注，天然巖石含有各種各樣的含儲水構(gòu)造充填節(jié)理裂隙，裂隙巖體中流體流動特性是評估地下工程安全穩(wěn)定的重要指標之一，因此，裂隙滲流問題的研究是研究滲漏事故發(fā)生機理以及其防治措施的重要課題，尤其是含巖溶管道等儲水構(gòu)造的滲流問題，利用精度較高、可視化效果較好的試驗?zāi)Ｐ脱芯亢瑑λ畼?gòu)造裂隙滲流問題，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。申請?zhí)枮镃N201410588213.0的發(fā)明專利介紹了采用真實巖石或者混凝土試塊進行裂隙滲流模擬的裝置和方法，外部水源經(jīng)過試樣與容器內(nèi)壁界面后開始產(chǎn)生滲流，這樣不利于控制試驗結(jié)果產(chǎn)生的誤差，因為外部水源在與容器內(nèi)壁接觸的過程中會沿著接觸面擴散，水壓力和流量會產(chǎn)生消散。

《巖土力學》2016年第11期題為《等效水力隙寬和水力梯度對巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)非線性滲流特性的影響》中介紹了一種裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流試驗裝置和方法，該實驗裝置采用了兩塊同樣尺寸的方形普通玻璃夾住一塊摔碎后保持整體形狀的普通玻璃，并在玻璃周邊用高強度不透水密封膠密封，并在每個進出口轉(zhuǎn)換容器設(shè)置了一個擋板來平衡壓力。由于采用的是密封膠密封，且都采用普通玻璃，所以該裝置可以研究較小的水壓力下節(jié)理開度較大時的裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流規(guī)律，且具有不可重復(fù)性，試驗環(huán)境稍有變動，得到的結(jié)果就不同，該裝置還有一個不足就是采用的方形模型，這樣不利于控制試驗變量，裂隙長度具有隨機性。

申請?zhí)枮镃N201610574945.3的發(fā)明專利介紹一種模擬致密巖體交叉裂隙的滲流試驗裝置，該裝置采用三塊圓形玻璃板疊放，中間玻璃板來預(yù)制交叉裂隙，且直徑大于兩側(cè)玻璃板的直徑，不利于控制三個玻璃板圓心嚴格在一條線上，固定僅采用密封膠不能承受較大水壓，所以該實驗裝置不能模擬充填情況下的滲流問題，中間玻璃不具有可塑性，不能嚴格按照預(yù)想的裂隙長度或者形式預(yù)制，對試驗環(huán)境的適應(yīng)性也不強，可研究的工況僅限于低壓情況下隨機裂隙網(wǎng)絡(luò)的研究，對于更加精確的基礎(chǔ)理論研究不易得到精確結(jié)果。

上述用于滲流試驗研究的模型裝置主要用于模擬單一因素影響下裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流問題，不能定量化的模擬高水壓以及充填等交互情況下，尤其是在含巖溶孔洞等儲水構(gòu)造情況下進行定量化、可重復(fù)的試驗研究。此外，在滲流試驗研究中對試驗裝置的固定也是目前存在的一個關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有試驗?zāi)Ｐ痛嬖诘娜毕荻峁┑囊环N盤狀、含儲水構(gòu)造、防水性能好、結(jié)構(gòu)簡單、便于觀察、試驗精度高、可研究工況多的含儲水構(gòu)造可充填裂隙巖體滲流的試驗裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

模擬含儲水構(gòu)造可充填裂隙巖體滲流過程試驗裝置，用于模擬富水地下工程或結(jié)構(gòu)中含儲水構(gòu)造充填裂隙巖體滲流狀態(tài)，該實驗?zāi)Ｐ驼w為一組合盤狀結(jié)構(gòu)，包括鋼化玻璃蓋板、鋼化玻璃底板、透明PVC模型板、進出口可螺栓固定的轉(zhuǎn)換容器、含墊片螺栓和螺桿長度較長的含墊片螺栓。

所述的鋼化玻璃蓋板、鋼化玻璃底板以及透明PVC模型板的直徑相同且沿著圓周等間距均勻間隔分布24個等直徑圓孔。

所述的透明PVC模型板上設(shè)有試驗需要尺寸或者形狀的可填充的裂隙缺陷和可填充的儲水構(gòu)造，且預(yù)設(shè)縫隙或儲水構(gòu)造中可根據(jù)試驗需要可填充石英砂、粘土等顆粒。

所述的含墊片螺栓和螺桿長度較長的含墊片螺栓的螺桿外直徑與鋼化玻璃蓋板、鋼化玻璃底板、透明PVC模型板以及出口可螺栓固定的轉(zhuǎn)換容器，所述圓孔相同，其中含墊片螺的螺桿長度略大于鋼化玻璃蓋板、鋼化玻璃底板以及透明PVC模型板疊加的厚度，其中螺桿長度較長的含墊片螺栓螺桿的長度略大于鋼化玻璃蓋板、鋼化玻璃底板、透明PVC模型板以及進出口可螺栓固定的轉(zhuǎn)換容器疊加的厚度。

所述的進出口可螺栓固定的轉(zhuǎn)換容器與鋼化玻璃蓋板、鋼化玻璃底板以及透明PVC模型板接觸的圓弧面半徑與鋼化玻璃蓋板相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一、防水性能好：本發(fā)明提供了一種透明PVC模型板和鋼化玻璃組合的試驗?zāi)Ｐ脱b置，通過環(huán)向分布的螺桿固定，通過擰緊螺桿來控制透明PVC模型板和鋼化玻璃接觸的緊密程度直至完全密封。

二、試驗精度高：本發(fā)明提供了一種透明PVC模型板和鋼化玻璃組合的試驗?zāi)Ｐ脱b置，通過環(huán)向分布的螺桿來限制模型的位移，鋼化玻璃剛度和強度可以限制模型發(fā)生變形，盤狀模型在研究任意夾角裂隙分布的時候，裂隙長度在不同角度均相同。