[發明專利]一種應力作用下深部硐室裂隙圍巖滲透試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202011372184.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112630121B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 尹乾;劉日成;靖洪文;劉江峰;蔚立元;江鄭
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種應力作用下深部硐室裂隙圍巖滲透試驗裝置及方法，其中試驗裝置包括框架、裂隙巖體、液體加載裝置和壓力加載裝置，裂隙巖體設于框架內部，裂隙巖體的六面均與框架連接，壓力加載裝置的一端與框架連接，另一端依次連接有加壓板、加壓殼和加載板，加載板與裂隙巖體接觸，加壓板與壓力加載裝置之間設置有壓力傳感器，加載板上均勻地設有多個通孔，加壓殼上可拆卸地連接有與多個通孔對應的加壓水管，加壓水管與液體加載裝置連通，裂隙巖體側壁上的加壓殼上均具有排液口。本發明的有益效果是通過在裂隙巖體不同的方向進行加載壓力和施加水壓，讀取裂隙巖體各個面所滲透的液體量，分析裂隙巖體在各個方向上的滲透特性。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，更具體的說是涉及一種應力作用下深部硐室裂隙圍巖滲透試驗裝置及方法。

背景技術

目前，在水利水電、交通、礦山以及核廢料處理等各類地下工程中，巖體透水率的確定是一項不可缺少的勘測內容，天然巖體中存在大量三維空間分布的裂隙，這些裂隙相互交匯形成的裂隙網絡是地下水主要流通通道，由于天然巖體裂隙幾何形狀的復雜性以及裂隙表面的粗糙性，流體一般沿著滲透系數較大阻力較小的彎曲路徑流動，形成溝槽流現象，這種流體不均勻流動在裂隙巖體滲流中是一個普遍現象，因此，研究揭示巖體三維裂隙網絡滲流機理對地下能源開發與利用具有重要意義。

現有技術中的試驗裝置，在滲透系數的測定過程中，實驗室中所用到的試驗基體是圓柱形巖石，在測量過程中也無外界應力，并且只能測量試驗基體單一方向上的滲透系數，但是，自然狀態下的天然裂隙巖體所處的應力狀態一般是各向不等壓狀態，可見，現有實驗裝置不能真實地模擬自然狀態下巖石的滲透系數，存在較大的實驗誤差。

因此，如何提供一種能夠實現從各個方向為試驗基體提供壓力，同時能夠測量三維裂隙網絡滲流的試驗裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是為了解決現有技術中只能單個方向施加壓力，且只能單方向地對裂隙巖體的三維裂隙網絡滲流特性進行分析。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種應力作用下深部硐室裂隙圍巖滲透試驗裝置，包括：框架、裂隙巖體、液體加載裝置和壓力加載裝置，所述裂隙巖體為長方體結構，所述裂隙巖體設于所述框架內部，所述裂隙巖體的六面均與所述框架連接，所述壓力加載裝置的一端與所述框架連接，另一端依次連接有加壓板、加壓殼和加載板，所述加載板與所述裂隙巖體接觸，所述加壓板與所述壓力加載裝置之間設置有壓力傳感器，所述加載板上均勻地設有多個通孔，所述加壓殼上可拆卸地連接有與多個所述通孔對應的加壓水管，所述加壓水管與所述液體加載裝置連通，所述裂隙巖體側壁上的所述加壓殼上均具有排液口。

進一步地，管通過管路連接，管路上設置有壓力表和閥門，所述空氣壓縮機與所述恒壓水箱連接，用于給所述恒壓水箱中的液體加壓。

進一步地，所述加載板為透明材質，且所述加載板的側壁上設有用于量取所述通孔內液體體積的刻度。

進一步地，所述加載板的兩側均設置有用于連接密封的回形密封圈。

進一步地，所述加壓板的邊緣設有用于與所述加壓殼卡接的凸臺。

進一步地，所述壓力加載裝置為千斤頂、油缸或氣缸。

另一方面，本發明還提供了一種應力作用下深部硐室裂隙圍巖滲透試驗方法，該試驗方法使用上述所述的一種應力作用下深部硐室裂隙圍巖滲透試驗裝置，具體包括如下步驟：

S1.將裂隙巖體加載在試驗裝置上；

S2.在X、Y、Z任意一個方向或多個方向通過壓力加載裝置加載壓力；

S3.在裂隙巖體的任意一個面或多個面通過液體加載裝置施加水壓；