[發明專利]一種裂隙巖體滲透系數演化測試裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201710635058.7
• 申請日: 2017-07-30
• 公開（公告）號: CN107421869B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 曹洋兵;邱冬冬;黃真萍;陳玉華;曾煥接
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 35100 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊;吳志龍

本發明提供一種裂隙巖體滲透系數演化測試裝置及試驗方法，包括巖芯夾持器以及設置于巖芯夾持器上方的注水箱、設置于巖芯夾持器下方的儲水箱，所述巖芯夾持器中部具有置放夾持巖芯式樣的置物腔，所述注水箱下部具有與置物腔聯通的進水口，所述儲水箱上部具有與置物腔聯通的入水口，所述儲水箱的下方設置有伸入儲水箱的加壓桿，所述加壓桿由驅動裝置驅動上下運行以施壓作用于巖芯試樣，所述巖芯夾持器置物腔內表面還具有加壓墊層，所述加壓墊層內設置有加壓空腔，所述加壓空腔與用于輸入液壓油的液壓管路聯通，所述液壓管路上設置有油泵。本發明結構利用該儀器測試單裂隙巖體在剪切?滲流耦合作用下變形破壞演變過程中滲透系數變化特征，獲取其全過程變化特征。并且，在試驗儀器的維護方面能夠做到反復使用，零部件能夠方便安裝拆卸、更新替換等。

技術領域

本發明涉及一種裂隙巖體滲透系數演化測試裝置及試驗方法。

背景技術

裂隙巖體賦存于地質環境之中，經常會受到應力與滲流的耦合作用，其作用結果可能導致裂隙巖體沿原有裂隙滑動破壞，或者產生新的裂隙、形成新的地下水流場，使得裂隙巖體發生整體性破壞，從而產生巖體災害。邊坡工程、地下工程等經常由裂隙巖體構成，房屋、大壩等建構筑物經常以裂隙巖體作為持力層。這些工程建設成敗的關鍵往往在于準確認識剪切-滲流耦合作用下裂隙巖體變形破壞過程及機理。其中，裂隙巖體滲透系數的演化過程是其變形破壞過程的一個關鍵表征量。因此，測定裂隙巖體滲透系數的試驗裝置是尤為重要的。

目前，剪切-滲流耦合作用下裂隙巖體滲透系數的測試裝置主要基于剪切盒開展，該裝置能測試單裂隙巖體在剪切-滲流耦合作用下的裂隙滲透系數隨剪切位移的變化。但是，大量的試驗案例已經表明，基于剪切盒的測試裝置有以下弊端：（1）能承受的剪切位移較小，一般不超過20mm，若剪切位移超過此值，極易導致剪切盒兩側錯斷漏水。（2）能承受的水壓力值較小，一般不超過1MPa，若剪切位移超過此值，也極易使剪切盒兩側漏水和毀壞。（3）由于剪切盒限制了水流只能在既有裂隙中流動，故無法測試剪切過程新生裂隙對裂隙巖體滲透系數的影響，即無法測試剪切-滲流耦合作用下裂隙巖體變形破壞全過程中的滲透系數。（4）無法測試孔隙水-裂隙水協同作用下裂隙巖體受剪切時的滲透特征及變形破壞特征。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是現有的剪切-滲流耦合作用下裂隙巖體滲透系數的測試裝置主要基于剪切盒開展，該裝置存在承受的剪切位移及壓力值較小且無法測試孔隙水-裂隙水協同作用下裂隙巖體受剪切時的滲透特征及變形破壞特征。

本發明的具體實施方案是：一種裂隙巖體滲透系數演化測試裝置，包括巖芯夾持器以及設置于巖芯夾持器上方的注水箱、設置于巖芯夾持器下方的儲水箱，所述巖芯夾持器中部具有置放夾持巖芯試樣的置物腔，所述注水箱下部具有與置物腔聯通的進水口，所述儲水箱上部具有與置物腔聯通的入水口，所述儲水箱的下方設置有伸入儲水箱的加壓桿，所述加壓桿由驅動裝置驅動上下運行以施壓作用于巖芯試樣，所述巖芯夾持器置物腔內表面還具有加壓墊層，所述加壓墊層內設置有加壓空腔，所述加壓空腔與用于輸入液壓油的液壓管路聯通，所述液壓管路上設置有油泵。

進一步的，所述巖芯夾持器與注水箱之間還設置有上堵頭，所述上堵頭中部具有聯通置物腔與注水腔內部的液體流動通道，所述液體流動通道的下部位于液體流動通道旁側具有弓形槽口以給剪切作用下局部巖芯試樣位移預留一定的空間。

進一步的，所述巖芯夾持器與儲水箱之間還設置有下堵頭，所述下堵頭中具有兩條聯通置物腔與儲水腔的聯通通道，其中一條聯通通道截面面積大于加壓桿截面積，以保證加壓桿穿過下堵頭伸入置物腔下部，另一條聯通通道截面面積較小，用于傳導滲過巖芯試樣的液體至儲水箱中。

進一步的，所述上堵頭下端面、下堵頭上端面及加壓桿頂部固定有高滲透性墊塊。

進一步的，所述注水箱側部設置有注水口及排水口，所述儲水箱側部設置有泄水口，所述儲水腔旁側具有液位計。