[發明專利]米級尺度裂隙介質的法向應力-滲透試驗方法

在審

• 申請號: 201711348951.8
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109932293A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 滿軻;蘇銳
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 包海燕

本發明屬于滲流研究技術領域，具體涉及一種米級尺度裂隙介質的法向應力?滲透試驗方法。本發明的方法配合調節對米級尺度裂隙介質的法向加載力與滲透水壓，采集流入水流、流出水流的滲透試驗參數。本發明能夠準確測量并獲得具有天然粗糙裂隙表面的巖體在滲透試驗過程中的滲透參數等試驗數據，特別適合米級尺度下裂隙巖體的滲透性能測試。

技術領域

本發明屬于滲流研究技術領域，具體涉及一種米級尺度裂隙介質的法向應力-滲透試驗方法。

背景技術

介質的滲透特性是介質的基本力學特性。滲流研究屬于裂隙介質基本力學特性的研究范疇，其對于介質在不同工況下的滲透特性研究起著基礎性的指導作用。對于巖石類含裂隙的準脆性材料，滲透性能是決定工程巖體長期安全性的重要因素。評價工程巖體長期穩定性的滲透參數是通過進行裂隙巖體的滲透試驗而獲得的，特別涉及到大尺度(米級尺度)巖體的滲透性能，其對于研究裂隙介質的滲透特性具有至關重要的意義。

現有用于巖體滲透性能測試的試驗方法，其測量的對象為較小尺度下(厘米級尺度)的裂隙巖體，采用的測試方法是包裹體方式，即將裂隙巖體包裹在一定體積的空腔內，從空腔一端注入水流，從另一端出水，其測得的滲透性能并不能反映在較大尺度下(米級尺度)裂隙巖體的滲透特性。并且滲透性能計算方法采用的往往是經典的達西定律，將其運用于工程上時并不準確，影響測量結果實際應用的科學性。

如何在米級尺度的巖體中進行巖石的滲透試驗涉及到了一系列的理論及試驗技術難題，亟須解決。

發明內容

本發明需要解決的技術問題為：提供一種可用于米級尺度裂隙介質的法向應力-滲透試驗方法，以實現對米級尺度巖體滲透特性的準確測定工作。

本發明的技術方案如下所述：

一種米級尺度裂隙介質的法向應力-滲透試驗方法，包括以下步驟：

步驟1

供試驗的裂隙巖體分為上、下兩部分，即上部巖體和下部巖體，上部巖體和下部巖體材質相同、尺寸相同，二者上下對齊疊置；上部巖體內部設有若干個豎直方向貫通的通孔，其中，一部分通孔為進水孔，其余通孔為出水孔；下部巖體上表面設有試驗凹區，其低于下部巖體上表面其余區域，試驗凹區邊緣設有凹槽供密封圈實現試驗凹區的圈封；上部巖體的所有通孔的下端口，均處于下部巖體的試驗凹區內；上部巖體下表面與下部巖體試驗凹區形成水流流經區域，上部巖體下表面與下部巖體上表面其余區域緊密接觸；

步驟2

向上部巖體上表面施加豎直向下的法向加載力，向下部巖體下表面施加豎直向上的法向加載力；

步驟3

開啟滲透水流，對裂隙巖體施加滲透水壓，使水流從上部巖體的進水孔上端口流至下端口，然后在上部巖體下表面與下部巖體上表面的試驗凹區形成的水流流經區域內流動，從上部巖體的出水口下端口流至上端口；采集流入水流、流出水流的滲透試驗參數。

作為優選方案：步驟1中，上部巖體和下部巖體的長、寬尺寸均達到米級尺度。

作為優選方案：步驟1中，上部巖體所有通孔孔徑一致，且按列呈矩陣排列。

作為優選方案：步驟1中，上部巖體下表面與下部巖體上表面緊密接觸的接觸面需經過磨平拋光。

作為優選方案：步驟3中，在滲流過程中，配合調節法向加載力與滲透水壓，使得水流保持平穩流動狀態。

作為優選方案：步驟3中，滲透試驗參數包括流速、流量及水壓。

本發明的有益效果為：

(1)本發明的一種米級尺度裂隙介質的法向應力-滲透試驗方法，能夠準確測量并獲得具有天然粗糙裂隙表面的巖體在滲透試驗過程中的滲透參數等試驗數據；