专利名称：岩体各向异性渗透系数原位测试方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种岩体各向异性渗透系数原位测试方法，特别是涉及一种用于水利水电工程、交通工程、石油工程等领域岩体渗透张量测试方法，尤其是针对正交各向异性岩体的渗透系数测量。
背景技术：
现有技术条件下，岩体渗透系数可采用单孔单段压水试验法、单孔三段压水试验法和交叉孔压水试验法进行测试。单孔单段压水试验采用孔内流量、孔内压力以及压水孔半径和压水段长度等参数来计算岩体的渗透系数，但不能考虑岩体各向异性的渗透特性， 试验求得的渗透系数为等效的岩体各向同性渗透系数，其试验成果有较大的局限性。单孔三段压水法需要对将压水孔方向与裂隙方向垂直布置，对无法保证压水孔只穿过一组裂隙面情况就不适用了，其局限性也较大。而交叉孔压水试验工艺及试验方法复杂，代价昂贵， 且试验不易成功，因此工程中很少采用。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有岩体压水试验系统布置工艺存在的不足，提供一种能考虑岩体各向异性的渗透特性、适用范围广的岩体各向异性渗透系数原位测试方法。本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该方法的装置。为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的岩体各向异性渗透系数原位测试方法，以压水孔为中心，在半径为3 5米的圆周上周向均匀至少布置有4个渗压孔，所述的压水孔与每个所述的渗压孔的长度相等，所述的压水孔的压水段的长度为5 10米，每个所述的渗压孔的孔底高程与所述的压水孔的孔底高程一致，每个所述的渗压孔均与所述的压水孔平行，每个所述的渗压孔内布置有3只渗压计，3只所述的渗压计的位置分别对应于所述的压水孔的压水段的上、下两端部和中点，3只所述的渗压计之间采用微膨胀材料封隔段封堵，压水试验必须达到稳定流状态，即所述的压水孔的压力和流量、所述的渗压计的压力达到并保持连续恒定状态，且试验过程中保持所述的压水孔的压力和流量、所述的渗压孔渗压同时自动记录，数据记录时间间隔不大于5分钟。所述的微膨胀材料封隔段由橡胶隔板、止水海带以及膨胀水泥浆组成。为了解决上述技术问题，本发明提供的实现岩体各向异性渗透系数原位测试方法的装置，包括压水孔和自动记录仪，以所述的压水孔为中心，在半径为3 5米的圆周上周向均匀至少布置有4个渗压孔，所述的压水孔与每个所述的渗压孔的长度相等，所述的压水孔的压水段的长度为5 10米，每个所述的渗压孔的孔底高程与所述的压水孔的孔底高程一致，每个所述的渗压孔均与所述的压水孔平行，每个所述的渗压孔内布置有3只渗压计，3只所述的渗压计的位置分别对应于所述的压水孔的压水段的上、下两端部和中点，3 只所述的渗压计之间采用微膨胀材料封隔段封堵，3只所述的渗压计与所述的自动记录仪电连接。所述的微膨胀材料封隔段由橡胶隔板、止水海带以及膨胀水泥浆组成。采用上述技术方案的岩体各向异性渗透系数原位测试方法及其装置，通过渗压孔记录岩体中不同位置的渗透压力，通过压水孔记录压入岩体的流量和压水压力，再结合压水孔内的流量、压力和渗压孔不同位置的渗压值，利用Schneebeli公式可推求岩体的各向异性渗透系数。该压水试验工艺布置设计合理，结构简单，操作方便。综上所述，本发明通过在渗压孔中不同位置布置多个渗压计记录渗压在不同方向上的变化量，进而推求岩体渗透系数的各向异性变化，进一步完善了岩体各向异性渗透系数原位测试方法，是一种基于压水孔压力和渗压孔压力的岩体各向异性渗透系数原位测试方法。
图I是岩体渗透系数测试系统平面布置图。图2是岩体渗透系数测试系统剖面示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。参见图I和图2，以压水孔3为中心，在半径为3 5米的圆周上周向均匀布置有 4个渗压孔4，压水孔3与每个渗压孔4的长度相等，在压水孔3内设有高压止水栓塞7形成有压水段5，进水管I穿过高压止水栓塞7与压水段5连通，压水孔3的压水段5的长度为5 10米，每个渗压孔4的孔底高程与压水孔3的孔底高程一致，每个渗压孔4均与压水孔3平行，每个渗压孔4内布置有3只渗压计6，3只渗压计6的位置分别对应于压水孔 3的压水段5的上、下两端部和中点，每个渗压计6采用电缆与数据记录仪电连接，3只渗压计6之间采用微膨胀材料封隔段8封堵，微膨胀材料封隔段8由橡胶隔板、止水海带以及膨胀水泥浆组成，压水试验必须达到稳定流状态，即压水孔3的压力和流量、渗压计6的压力达到并保持连续恒定状态，且试验过程中保持压水孔3的压力和流量、3只渗压计6与自动记录仪电连接，渗压孔4渗压同时采用自动记录仪自动记录，数据记录时间间隔不大于5分钟。参见图I和图2，本发明通过渗压孔4记录岩体中不同位置的渗透压力，通过压水孔3记录压入岩体的流量和压水压力，再结合压水孔3内的流量、压力和渗压孔4不同位置的渗压值，利用Schneebeli公式可推求岩体的各向异性渗透系数。该压水试验工艺布置设计合理，结构简单，操作方便。
权利要求
1.一种岩体各向异性渗透系数原位测试方法，其特征是以压水孔(3)为中心，在半径为3 5米的圆周上周向均匀至少布置有4个渗压孔(4)，所述的压水孔(3)与每个所述的渗压孔(4)的长度相等，所述的压水孔(3)的压水段(5)的长度为5 10米，每个所述的渗压孔(4)的孔底高程与所述的压水孔(3)的孔底高程一致，每个所述的渗压孔(4)均与所述的压水孔(3)平行，每个所述的渗压孔(4)内布置有3只渗压计出)，3只所述的渗压计(6)的位置分别对应于所述的压水孔(3)的压水段(5)的上、下两端部和中点，3只所述的渗压计(6)之间采用微膨胀材料封隔段(8)封堵，压水试验必须达到稳定流状态，即所述的压水孔(3)的压力和流量、所述的渗压计(6)的压力达到并保持连续恒定状态，且试验过程中保持所述的压水孔(3)的压力和流量、所述的渗压孔(4)渗压同时自动记录，数据记录时间间隔不大于5分钟。
2.根据权利要求I所述的岩体各向异性渗透系数原位测试方法，其特征是所述的微膨胀材料封隔段(8)由橡胶隔板、止水海带以及膨胀水泥浆组成。
3.实现权利要求I所述的岩体各向异性渗透系数原位测试方法的装置，包括压水孔(3)和自动记录仪，其特征是以压水孔(3)为中心，在半径为3 5米的圆周上周向均匀至少布置有4个渗压孔(4)，所述的压水孔(3)与每个所述的渗压孔(4)的长度相等，所述的压水孔(3)的压水段(5)的长度为5 10米，每个所述的渗压孔(4)的孔底高程与所述的压水孔(3)的孔底高程一致，每个所述的渗压孔(4)均与所述的压水孔(3)平行，每个所述的渗压孔(4)内布置有3只渗压计出)，3只所述的渗压计￠)的位置分别对应于所述的压水孔⑶的压水段(5)的上、下两端部和中点，3只所述的渗压计(6)之间采用微膨胀材料封隔段(8)封堵，3只所述的渗压计(6)与所述的自动记录仪电连接。
4.根据权利要求3所述的实现岩体各向异性渗透系数原位测试方法的装置，其特征是所述的微膨胀材料封隔段(8)由橡胶隔板、止水海带以及膨胀水泥浆组成。
全文摘要
本发明公开了一种岩体各向异性渗透系数原位测试方法及其装置，以压水孔(3)为中心，在半径为3～5米的圆周上周向均匀至少布置有4个渗压孔(4)，压水孔(3)的压水段(5)的长度为5～10米，每个渗压孔(4)内布置有3只渗压计(6)，3只渗压计(6)的位置分别对应于压水孔(3)的压水段(5)的上、下两端部和中点，压水试验必须达到稳定流状态，即所述的压水孔(3)的压力和流量、所述的渗压计(6)的压力达到并保持连续恒定状态，且试验过程中保持所述的压水孔(3)的压力和流量、所述的渗压孔(4)渗压同时自动记录，数据记录时间间隔不大于5分钟。本发明是提供一种能考虑岩体各向异性的渗透特性、适用范围广的岩体各向异性渗透系数原位测试方法及其装置。
文档编号G01N15/08GK102608015SQ20121005994
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者付宏渊, 伍东卫, 秦卫星, 蒋中明 申请人:长沙理工大学