[發(fā)明專利]一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備及方法

在審

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• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN108051349A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘振;李世超;胡云進(jìn);郜會(huì)彩;李博;陸佳瑩;金棟;杜時(shí)貴;黃曼;雍睿
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 曾祥兵

1.一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：包括供水裝置，加載裝置，集水裝置和測量裝置；

所述加載裝置包括四立柱，立柱上設(shè)置有上、下底座，其中上底座活動(dòng)設(shè)置于立柱上；上、下底座上分別設(shè)置有上、下加載板，上底座頂部設(shè)置有攝像機(jī)，下底座下方設(shè)置有面光源；

所述集水裝置包括設(shè)置于下盤上的集水槽，與集水槽連通的集水導(dǎo)管，及位于集水導(dǎo)管一端的量杯；

所述供水裝置與所述下盤通孔連通，所述測量裝置用于測量量杯內(nèi)水的質(zhì)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：所述攝像機(jī)通過活動(dòng)導(dǎo)軌安裝于上底座頂部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：所述供水裝置包括自循環(huán)供水箱和恒壓水箱，自循環(huán)供水箱和恒壓水箱之間連接有回水管和供水管；所述恒壓水箱通過入流管與所述下盤通孔連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：所述自循環(huán)供水箱設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：所述集水槽內(nèi)設(shè)置有有機(jī)玻璃加工成直徑1000mm，厚20mm的兩塊圓盤，分別稱為上、下兩盤。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于：所述下盤中心處鉆通孔，下盤試樣四周有一圈橡膠集水槽，用以收集滲出的水流。

7.一種可視化的單裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：將透明有機(jī)玻璃加工成直徑為1000mm，厚度為20mm的圓盤試樣，分為上、下兩盤，其中下盤中心處鉆通孔，下盤試樣四周有一圈橡膠集水槽，用以收集滲出的水流。

步驟二：上盤試樣與下盤試樣對(duì)齊疊放在一起，通過鏟車搬運(yùn)至加載板中央，使用開關(guān)控制加載量。

步驟三：自循環(huán)供水箱與恒壓水槽之間通過供水管和回水管進(jìn)行連接；打開自循環(huán)供水箱的流量調(diào)節(jié)閥，水流通過供水管進(jìn)入恒壓水槽箱體，一部分水流通過入流管注入圓盤試樣，多余水流通過溢流板及回水管返回自循環(huán)供水箱。

步驟四：入流管一端與恒壓水槽連通，另一端與下盤的通孔相連；入流管內(nèi)的水流通過下盤中心處的通孔注入裂隙面中，在裂隙面中通過輻射流的形式向四周流動(dòng)，最后流出裂隙面。

步驟五：打開面光源與攝像機(jī)，攝像機(jī)記錄下液體在裂隙面滲流的形態(tài)。

步驟六：流出裂隙面的水流用集水槽收集并通過集水導(dǎo)管導(dǎo)入量杯中；最后用測量裝置測量量杯中的水量。

步驟七：根據(jù)單裂隙輻射流公式計(jì)算其滲透率，其表達(dá)式如下：

K = g 48 π 2 μ ln 2 ( r i / r 0 ) Q 2 ( h i - h 0 ) 2 3 ]]>

式中：K——裂隙面滲透系數(shù)；Q——裂隙滲流量；ri——第i根測壓管距圓心的距離；r0——注水孔的半徑；μ——水的動(dòng)力粘滯系數(shù)；hi——第i個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水頭；h0——注水孔水頭；g——重力加速度。