一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统及方法

本发明涉及岩土工程试验装置测试，尤其涉及一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、山岭隧道和海底隧道所处的地层富水且水压较高，因此隧道修建过程面临着极高的突水突泥风险，严重影响隧道的施工安全。

3、断层是诱发突水突泥的关键构造，其内部的充填物质在水的作用下涌出，造成重大灾害，探究断层充填物的水力学特性和渗透破坏机理是防治突水突泥灾害的关键，采用渗透试验研究充填介质在渗流作用下的失稳机制是一种有效手段，其可以揭示突水突泥过程中的结构强度、粘度和渗透性等变化规律。但渗流破坏试验装置功能单一，各类装置相对独立且机械化程度不高，成样、试验、处理等环节消耗极大的时间和人力成本。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统及方法，将试样制备、强度测试、渗透破坏和ct扫描功能集成一体，完善了断层渗透破坏试验的自动化程度，极大地提高了试验效率。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，提出了一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统，包括控制系统、运输系统、试样制备系统、渗透测试系统、强度测试系统和ct扫描系统；控制系统和运输系统连接；

4、控制系统，用于控制运输系统将试样制备系统制作好的试样运送至渗透测试系统处；将渗透测试系统渗透破坏试样运送至ct扫描系统处；将扫描后的渗透破坏试样运送至试样制备系统处，通过试样制备系统制作与渗透破坏试样同等配比的完整试样；将试样制备系统制作好的试样运送至强度测试系统处。

5、第二方面，提出了一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统的测试方法，包括：

6、通过试样制备系统制作试验试样和对比试样；

7、通过运输系统将试验试样运送至渗透测试系统处；

8、通过渗透测试系统对试验试样进行渗透测试，获得渗透测试结果；

9、通过运输系统将渗透测试系统渗透破坏试样运送至ct扫描系统处；

10、通过ct扫描系统对渗透破坏试样进行扫描，获得渗透破坏试样的细观结构扫描结果；

11、通过运输系统将扫描后的渗透破坏试样运送至试样制备系统处；

12、通过试样制备系统制作与渗透破坏试样同等配比的完整试样；

13、通过运输系统将完整试样和对比试样运送至强度测试系统处；

14、通过强度测试系统对完整试样和对比试样进行强度测试，获得对应的强度测试结果；

15、对比完整试样和对比试样的强度测试结果，获得完整试样和对比试样的强度变化规律，进而获得断层渗透破坏突水过程中宏细观性质。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、1、本发明具有多功能、高效率和自动化的特点，可以测试断层充填物的强度、粘度和渗透性的变化规律，以及其细观组分的变化规律。同时，全自动化的系统极大地提高了试验效率，降低了人力成本，为断层渗透破坏突水机理的研究提供了试验基础。

18、2、本发明将试样制备、强度测试、粘度测试、ct扫描和渗透测试集成在一起，满足断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试的要求，功能十分丰富。

19、3、本发明通过设置运输系统，从而能够将试样在试样制备系统、渗透测试系统、强度测试系统和ct扫描系统之间进行自动化运输，提高了试验的运行效率，节约了人力和时间成本。

20、4、本发明的试样制备系统除了能够制作试样外，还能够渗透破坏试样进行烘干和筛分，从而确定渗透破坏试样的配比表，进而能够根据该配比表制成完整试样，使得制作成的完整试样能够与渗透破坏试样的配比一致，从而保证了与对比试样进行的强度对比测试的准确性。

21、5、本发明系统通过使用相应的试验方法，能够保证在最短路径下完成各种试验，进一步提高试验效率。

22、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统，其特征在于，包括控制系统、运输系统、试样制备系统、渗透测试系统、强度测试系统和ct扫描系统；控制系统和运输系统连接；

2.如权利要求1所述的一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统，其特征在于，试样制备系统包括称量装置、搅拌装置、压实装置、烘干装置和筛分装置；

3.如权利要求1所述的一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统，其特征在于，渗透测试系统包括充填介质容器、应力加载装置、输水系统、流量计和粘度计。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统的测试方法，包括：

5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，试样制备系统制作的试验试样与对比试样规格相同。

6.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，试样制备系统依据渗透破坏试样的配比表，制作完整试样。

7.如权利要求6所述的测试方法，其特征在于，试样制备系统对渗透破坏试样进行烘干、筛分后，获得渗透破坏试样的各组分，进而通过称量装置对各组分进行称量，获得渗透破坏试样的配比表。

8.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，试样制备系统制作多个试验试样，利用渗透测试系统对多个试验试样进行渗透测试，且渗透测试时，为每个试验试样施加的水压不同；

9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，为进行不同水压渗透测试试验的试验试样制作对比试样。

10.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，强度测试系统对每种完整试样及对应的对比试样进行对比强度测试。

技术总结
本发明公开的一种断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试系统及方法，包括控制系统、运输系统、试样制备系统、渗透测试系统、强度测试系统和CT扫描系统；控制系统和运输系统连接；控制系统，用于控制运输系统将试样制备系统制作好的试样运送至渗透测试系统处；将渗透测试系统渗透破坏试样运送至CT扫描系统处；将扫描后的渗透破坏试样运送至试样制备系统处，通过试样制备系统制作与渗透破坏试样同等配比的完整试样；将试样制备系统制作好的试样运送至强度测试系统处。集渗透测试、粘度测试、强度测试和CT扫描功能于一体，满足断层渗透破坏突水过程中宏细观性质测试的要求。

技术研发人员：屠文锋,孙基伟,王美霞,周宗青,高成路,张道生,厉明浩,白松松,孙毅
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13