本发明涉及岩体力学中的岩体渗流特性研究领域,特别涉及一种可组装、拆卸式的裂隙岩体渗流的原位试验装置。
背景技术:
岩体赋存于复杂的地质环境中,并经历了漫长的、多期次的内外地质营力作用,其内部形成了不同期次、不同规模、不同产状及不同性质的裂隙等不连续面,使其呈现出复杂的裂隙岩体结构特征。裂隙的存在不仅使得岩体具有不同于普通材料的结构特性(即具有各向异性、非均质性和不连续性),而且为地下水的赋存与渗流提供了通道,裂隙的渗透性或水力传导系数主要取决于裂隙的张开度、粗糙度、充填等特征,一般可通过对典型裂隙进行渗流试验,以测得其水力传导系数。
现有技术,裂隙的水力传导系数是通过室内渗流试验获得的,然而,室内渗流试验具有一定的限制,主要原因有:1)由于试样尺寸的限制和制样过程中的扰动,不能完全真实地反映裂隙的张开度、粗糙度和充填情况等;2)试样所处的地质环境改变,主要缺乏现场裂隙岩体所处的天然应力状态。
现有技术多是室内试验,室内渗流试验存在不足,针对室内试验时试样尺寸受限、制样过程扰动、不能完全真实地反映裂隙的发育特征、所处地质环境改变、缺乏所处天然应力状态等不足问题,一些学者提出了进行现场裂隙岩体渗流的观点,而现场渗流试验工作量大、费用高昂,试验时的有效性差,信息化采集不足,不够完善。
技术实现要素:
本发明的目的是在于解决现有背景技术的不足之处,而提供一种可组装、拆卸式的裂隙岩体渗流的原位试验装置,通过对岩体中给定裂隙进行不同压力条件下的渗流试验,可同步采集试验时的水温、水力压力、渗透流量,并进行数据自动存储的原位渗流试验装置。
本发明是由第一固定封闭装置、第二固定封闭装置和控制系统组成,第一固定封闭装置和第二固定封闭装置分别固定设置在岩体内,控制系统分别与第一固定封闭装置和第二固定封闭装置相连接,第一固定封闭装置和第二固定封闭装置分别与裂隙相连通;
第一固定封闭装置包括第一有机玻璃、第一压力传感器和温度传感器,第一有机玻璃固定设置在岩体内,第一有机玻璃上具有数个第一进水管口,第一有机玻璃与岩体之间具有两组第一封隔胶囊和第一隔水层,两组第一封隔胶囊和第一隔水层形成进水区,进水区内具有砂砾石,第一压力传感器和温度传感器分别固定设置在进水区内,进水区与裂隙相连通;
第二固定封闭装置包括有第二有机玻璃、第二压力传感器、钢丝网和流量传感器,第二有机玻璃固定设置在岩体内,第二有机玻璃上具有数个第二排水管口,第二有机玻璃与岩体之间具有两组第二封隔胶囊和第二隔水层,两组第二封隔胶囊和第二隔水层形成排水区,排水区内具有砂砾石,第二压力传感器、钢丝网和流量传感器分别固定设置在排水区内,排水区与裂隙相连通;
控制系统包括排水管、储水池、增加水压设备、稳定水压设备、水压计、进水管和数据存储设备,数据存储设备分别连接第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器和流量传感器,储水池、增加水压设备和稳定水压设备依次通过水管连接,排水管上端通过第二排水管口与排水区连通,排水管下端设置在储水池内,进水管上端通过第一进水管口与进水区连通,进水管下端固定设置在稳定水压设备上,水压计固定设置在稳定水压设备上。
本发明的工作原理和过程:
工作时,选定所测裂隙后,在其两端开挖试验槽,在裂隙所处岩体的两侧分别安装有第一有机玻璃和第二有机玻璃,保证与外界分隔开来,根据所测裂隙的发育方位选择邻近的进水区和排水区,保证水流沿所测裂隙进行渗流,钢丝网为防止水流冲出的岩粒等物质淤堵排水管,由排水管、储水池、增加水压设备、稳定水压设备、进水管依次连接在一起,与裂隙形成一个闭合回路,通过增加水压设备、稳定水压设备和水压计来达到不同的试验压力,数据存储设备分别连接第一压力传感器、温度传感器、第二压力传感器和流量传感器,以实现数据的自动采集与存储,整个测试装置位于裂隙岩体原先所处的地质环境中,保持了裂隙岩体的天然结构和天然应力状态,能够准确地获得裂隙渗流的水力传导系数。
本发明的有益效果:
本发明结构简单、便于组装与拆卸,在裂隙岩体所处的地质环境中进行,保持了裂隙岩体的天然结构和天然应力状态,克服了室内试验时试样尺寸受限、制样过程扰动、不能完全真实地反映裂隙的发育特征、所处地质环境改变、缺乏所处天然应力状态等不足问题,保证了水流沿所测裂隙进行渗流,保证试验的有效性,本发明将温度传感器、压力传感器、流量传感器同时接入数据存储设备,实现了数据的自动采集与存储。
附图说明
图1是本发明的平面结构工作示意图。
其中A-水流方向。
具体实施方式
请参阅图1所示,本发明是由第一固定封闭装置1、第二固定封闭装置2和控制系统3组成,第一固定封闭装置1和第二固定封闭装置2分别固定设置在岩体4内,控制系统3分别与第一固定封闭装置1和第二固定封闭装置2相连接,第一固定封闭装置1和第二固定封闭装置2分别与裂隙41相连通;
第一固定封闭装置1包括第一有机玻璃11、第一压力传感器16和温度传感器17,第一有机玻璃11固定设置在岩体4内,第一有机玻璃11上具有数个第一进水管口111,第一有机玻璃11与岩体4之间具有两组第一封隔胶囊12和第一隔水层13,两组第一封隔胶囊12和第一隔水层13形成进水区14,进水区14内具有砂砾石15,第一压力传感器16和温度传感器17分别固定设置在进水区14内,进水区14与裂隙41相连通;
第二固定封闭装置2包括有第二有机玻璃21、第二压力传感器22、钢丝网23和流量传感器24,第二有机玻璃21固定设置在岩体4内,第二有机玻璃21上具有数个第二排水管口211,第二有机玻璃21与岩体4之间具有两组第二封隔胶囊25和第二隔水层26,两组第二封隔胶囊25和第二隔水层26形成排水区27,排水区27内具有砂砾石15,第二压力传感器22、钢丝网23和流量传感器24分别固定设置在排水区27内,排水区27与裂隙41相连通;
控制系统3包括排水管31、储水池32、增加水压设备33、稳定水压设备34、水压计35、进水管36和数据存储设备37,数据存储设备37分别连接第一压力传感器16、温度传感器17、第二压力传感器22和流量传感器24,储水池32、增加水压设备33和稳定水压设备34依次通过水管38连接,排水管31上端通过第二排水管口211与排水区27连通,排水管31下端设置在储水池32内,进水管36上端通过第一进水管口111与进水区14连通,进水管36下端固定设置在稳定水压设备34上,水压计35固定设置在稳定水压设备34上。
本发明的工作原理和过程:
参阅图1所示,工作时,选定所测裂隙41后,在其两端开挖试验槽,在裂隙所处岩体的两侧分别安装有第一有机玻璃11和第二有机玻璃21,保证与外界分隔开来,根据所测裂隙的发育方位选择邻近的进水区14和排水区27,保证水流沿所测裂隙41进行渗流,钢丝网23为防止水流冲出的岩屑淤堵排水管31,由排水管31、储水池32、增加水压设备33、稳定水压设备34、进水管36依次连接在一起,与裂隙41形成一个闭合回路,通过增加水压设备33、稳定水压设备34和水压计35来达到不同的试验压力,数据存储设备37分别连接第一压力传感器16、温度传感器17、第二压力传感器22和流量传感器24,以实现数据的自动采集与存储,整个测试设备位于裂隙岩体原先所处的地质环境中,保持了裂隙岩体的天然结构和天然应力状态,能够准确地获得裂隙渗流的水力传导系数。