[發(fā)明專利]米級尺度裂隙介質(zhì)的法向應(yīng)力-剪切應(yīng)力-滲透試驗(yàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711350073.3
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109932294A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滿軻;蘇銳
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 包海燕

本發(fā)明屬于滲流研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種米級尺度裂隙介質(zhì)的法向應(yīng)力?剪切應(yīng)力?滲透試驗(yàn)方法。本發(fā)明的方法配合調(diào)節(jié)對米級尺度裂隙介質(zhì)的法向加載力、切向加載力與滲透水壓，采集流入水流、流出水流的滲透試驗(yàn)參數(shù)。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確測量并獲得具有天然粗糙裂隙表面的巖體在滲透試驗(yàn)過程中的滲透參數(shù)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別適合米級尺度下裂隙巖體的滲透性能測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于滲流研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種米級尺度裂隙介質(zhì)的法向應(yīng)力-剪切應(yīng)力-滲透試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

介質(zhì)的滲透特性是介質(zhì)的基本力學(xué)特性。滲流研究屬于裂隙介質(zhì)基本力學(xué)特性的研究范疇，其對于介質(zhì)在不同工況下的滲透特性研究起著基礎(chǔ)性的指導(dǎo)作用。對于巖石類含裂隙的準(zhǔn)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(jià)工程巖體長期穩(wěn)定性的滲透參數(shù)是通過進(jìn)行裂隙巖體的滲透試驗(yàn)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(zhì)的滲透特性具有至關(guān)重要的意義。

現(xiàn)有用于巖體滲透性能測試的試驗(yàn)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(nèi)，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(jì)算方法采用的往往是經(jīng)典的達(dá)西定律，將其運(yùn)用于工程上時(shí)并不準(zhǔn)確，影響測量結(jié)果實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)性。

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

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為：提供一種可用于米級尺度裂隙介質(zhì)的法向應(yīng)力-剪切應(yīng)力-滲透試驗(yàn)方法，以實(shí)現(xiàn)對米級尺度巖體滲透特性的準(zhǔn)確測定工作。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種米級尺度裂隙介質(zhì)的法向應(yīng)力-剪切應(yīng)力-滲透試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟1

供試驗(yàn)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(zhì)相同、尺寸相同，二者上下對齊疊置；上部巖體內(nèi)部設(shè)有若干個豎直方向貫通的通孔，其中，一部分通孔為進(jìn)水孔，其余通孔為出水孔；下部巖體上表面設(shè)有試驗(yàn)凹區(qū)，其低于下部巖體上表面其余區(qū)域，試驗(yàn)凹區(qū)邊緣設(shè)有凹槽供密封圈實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)凹區(qū)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(yàn)凹區(qū)內(nèi)；上部巖體下表面與下部巖體試驗(yàn)凹區(qū)形成水流流經(jīng)區(qū)域，上部巖體下表面與下部巖體上表面其余區(qū)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

開啟切向加載力，剪切上部巖體與下部巖體至一定水平方向的位移。

步驟4

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(jìn)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(yàn)凹區(qū)形成的水流流經(jīng)區(qū)域內(nèi)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(yàn)參數(shù)。

作為優(yōu)選方案：步驟1中，上部巖體和下部巖體的長、寬尺寸均達(dá)到米級尺度。

作為優(yōu)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(yōu)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(jīng)過磨平拋光。

作為優(yōu)選方案：步驟4中，在滲流過程中，配合調(diào)節(jié)法向加載力、切向加載力與滲透水壓，使得水流保持平穩(wěn)流動狀態(tài)；在穩(wěn)定流速狀態(tài)下，根據(jù)滲流達(dá)西定律及立方定律，得到適宜于本試驗(yàn)過程的滲透系數(shù)計(jì)算理論體系。