[發明專利]一種充填介質真三軸滲透失穩試驗室及試驗方法

有效

• 申請號: 201711339927.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108169455B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 周宗青;張猛;林春金;李術才;劉聰;高成路;張琦;胡慧江
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明屬于巖土工程技術領域，公開了一種充填介質真三軸滲透失穩試驗室及試驗方法，包括充填介質、應力加載裝置、密封裝置及儲水容器。本發明利用應力加載裝置對充填介質的施壓，可以有效模擬其在地下富水斷裂破碎帶及夾泥斷裂帶中的受力狀態，并通過密封裝置及儲水容器控存儲從充填介質流出的水體，從而保證試驗的順利進行。模擬地應力條件下的充填介質滲透，掌握其在地下富水條件下的滲透規律，對于人們研究滲透失穩型突水突泥孕災模式下的致災機理具有重要意義，本發明的出現能夠有效解決突水突泥災害致災機理研究當中存在的難題。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，涉及一種充填介質真三軸滲透失穩試驗室及方法。

背景技術

隨著我國地下工程領域的不斷發展，工程當中存在的突水突泥災害問題不斷引起人們的重視。突水突泥指的是大量地下水或泥沙大量涌入井巷及隧道的現象。突水突泥作為地下工程領域最具威脅的災害之一，給該工程領域帶來了巨大的人身傷亡及經濟損失。研究突水突泥致災機理，了解災害形成及演化規律，有助于控制突水突泥災害對地下工程的影響。斷裂破碎帶中充填介質失穩是導致突水突泥災害發生的重要原因，研究地應力條件下充填介質滲透特性變化規律，研發真三軸加載條件下的充填介質滲透試驗設備，對于探究突水突泥災害的形成機理具有重要的意義。

發明內容

有鑒如此，本發明的目的在于提供一種充填介質真三軸滲透失穩試驗室，以推進地應力條件下斷裂破碎帶中充填介質物理特性的研究。

針對上述技術問題，本發明提供的一種充填介質真三軸滲透失穩試驗室，包括充填介質、應力加載裝置、密封裝置及儲水容器；

所述的充填介質為了矩形結構，在充填介質的頂部和底部設有垂直應力加載裝置，在充填介質的四個側面設有水平應力加載裝置；且每個應力加載裝置均包括作用面板和應力桿，在位于頂面的垂直應力加載裝置的作用面板上設有一個開孔，通過該孔向充填介質內加水；在水平應力加載裝置的某一作用面板上開孔，用于安裝傳感器；所述的充填介質設置在一個儲水容器內，且應力加載裝置的應力桿穿過儲水容器，在穿過位置設有密封裝置密封。

進一步的，所述的密封裝置的主體為橡膠波紋管，在所述的橡膠波紋管的兩端安裝有法蘭盤，橡膠波紋管通過法蘭盤固定在應力桿及儲水容器上；應力桿穿過橡膠波紋管與作用面板相連，固定儲水容器與法蘭盤的螺母下放置橡膠墊用以隔水。

進一步的，所述的橡膠波紋管一端通過法蘭盤I與應力桿相連，另一端通過法蘭盤II固定在儲水容器側壁；試驗過程中應力桿的運動帶動橡膠波紋管的拉伸運動，其在密封水體的同時可以保證應力桿能正常運動。連接法蘭盤I和II的螺母下墊橡皮膠墊，以保證裝置整體的密封效果。

進一步的，所述的充填介質尺寸為20cm×6cm×30cm的長方體。

進一步的，在所述的儲水容器的下部設有一個排放水裝置。

具體的實驗方法如下：

試驗時，首先，關閉水龍頭，將充填介質置于向上的垂直應力加載裝置作用面板之上，在作用面板開口的地方安裝傳感器，傳感器用以檢測充填介質的物理特性；水平應力加載裝置作用面板及向下垂直應力加載裝置作用面板通過動力裝置慢慢靠近充填介質，當作用面板抵在充填介質上的時候關閉動力裝置；

接著通過注水口向充填介質里注水，在水流穩定且水體大致充滿整個充填介質的時候，啟動動力裝置，讓應力通過作用面板擠壓充填介質，在應力加載過程中記錄傳感器4返回的信號；

最后，當獲取完足夠多的數據后，停止水流向注水口注水，撤回應力加載裝置，作用面板離開充填介質，此時記錄充填介質形態；

打開水龍頭放出儲水容器中的水，觀察記錄從儲水容器中放出水的渾濁程度。

在應力加載裝置對充填介質施加力的作用時，應力桿的運動帶動密封裝置的運動，橡膠波紋管伸長，儲水容器中的水被橡膠波紋管阻隔在儲水容器內部。