[發(fā)明專利]圍巖破碎帶滲流試驗裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107748127A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬丹;李檣;李夕兵;周子龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種研究巷道、隧道滲流、突水的試驗裝置，具體涉及一種用于研究圍巖破碎帶滲流的試驗裝置。

背景技術(shù)

隨著地下空間的進一步開發(fā)，許多隧道、地下通道以及礦井巷道往往會穿過斷層破碎帶或破碎地層，斷層破碎帶是在大規(guī)模的地質(zhì)構(gòu)造中形成的，本身就處于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，應(yīng)力場和滲流場分布非常復(fù)雜，在人工開挖隧道的條件下，斷層破碎帶的穩(wěn)定性更難以保證，容易在開挖過程或開挖后發(fā)生突水突泥災(zāi)害。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，地下開挖工程中的事故70％以上都是破碎帶突水造成的。

破碎帶突水不僅會給生命財產(chǎn)造成巨大損失，還會引發(fā)塌陷、地下水流失等，嚴重影響社會發(fā)展。目前人們對破碎帶突水已有部分研究，但大多停留在理論計算和數(shù)值模擬的程度，由于缺乏相關(guān)的試驗設(shè)備，試驗方面進展不大。研究破碎帶滲流場與變形的關(guān)系，以流固耦合的角度探究突水的機理，對穿過破碎帶的隧道、巷道工程的突水災(zāi)害有重要的指導(dǎo)意義。

破碎帶的突水是應(yīng)力場和滲流場耦合作用的結(jié)果，其影響因素眾多，如不同應(yīng)力狀態(tài)、不同孔隙度等，也是突水問題研究的難點和重點，想要深入了解破碎帶的突水機理，大量的試驗是必要的，而現(xiàn)有的試驗裝置不能完全滿足控制影響因素的研究要求，因而一種可以多因素研究破碎帶突水的試驗裝置是迫切需要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有試驗裝置無法研究破碎圍巖滲流的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、兼容性強以及可靠性高的圍巖破碎帶滲流試驗裝置，通過模擬不同條件下的滲流場，實現(xiàn)不同影響因素下圍巖破碎帶突水、滲流機理的可靠研究。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題：一種圍巖破碎帶滲流試驗裝置，包括底座、缸筒、外透水桶、內(nèi)透水桶以及壓頭，所述外透水桶內(nèi)套于缸筒，所述內(nèi)透水桶內(nèi)套于外透水桶，所述壓頭自上而下滑動套入外透水桶與內(nèi)透水桶之間，壓頭底部設(shè)置有多級密封圈，缸筒、外透水桶以及內(nèi)透水桶均與底座密封連接，缸筒內(nèi)壁與外透水桶外壁圍成的區(qū)域形成注水腔，缸筒上開設(shè)有與注水腔連通的進水口，缸筒與外透水桶之間的連接面為密封接觸，外透水桶側(cè)壁開設(shè)有多個通孔，外透水桶內(nèi)壁、內(nèi)透水桶外壁以及壓頭圍成的區(qū)域形成破碎巖體儲存腔，內(nèi)透水桶側(cè)壁也開設(shè)有多個通孔，所述底座上開設(shè)有排水口，所述排水口通過排水通道與內(nèi)透水桶內(nèi)部連通。

進一步，所述缸筒的頂部和底部、外透水桶的頂部以及底座上均設(shè)置有連接支耳，缸筒頂部的連接支耳與外透水桶頂部的連接支耳之間通過螺栓連接，缸筒底部的連接支耳與底座上的連接支耳之間也通過螺栓連接。

進一步，缸筒頂部的連接支耳與外透水桶頂部的連接支耳之間通過密封圈實現(xiàn)密封連接，缸筒底部的連接支耳與底座的連接支耳之間也通過密封圈實現(xiàn)密封連接。

進一步，所述底座上開設(shè)有與外透水桶底部鑲嵌套接的環(huán)形槽，外透水桶底部通過密封圈與環(huán)形槽密封連接。

進一步，所述底座上開設(shè)有與內(nèi)透水桶底部鑲嵌卡接的凹槽，內(nèi)透水桶底部通過密封圈與凹槽密封連接。

進一步，底座上開設(shè)有與內(nèi)透水桶連通的漏斗，所述排水口通過排水通道與漏斗連通。

本發(fā)明的有益效果：

1、本申請的試驗裝置，可以研究圓形巷道或隧道等圍巖破碎帶在載荷作用下的滲流演化規(guī)律，通過控制壓頭的壓力和位移可以得到不同應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)的圍巖破碎帶，從而模擬出不同條件下的滲流場，實現(xiàn)不同影響因素下圍巖破碎帶突水、滲流機理的可靠研究。

2、裝置可直接裝載到壓力機設(shè)備上，且入水口可直接接入水壓裝置，兼容性強。

3、本試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，安裝、拆卸和更換破碎巖體便捷，同時能保證足夠的密封性，重復(fù)試驗可靠性高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式