法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于介質(zhì)滲透性測定【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的裝置包括：液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、操控臺和裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中用于測試裂隙介質(zhì)滲透性能的試驗(yàn)裝置僅能測量尺度較小的介質(zhì)對象、難以對大尺度介質(zhì)對象進(jìn)行準(zhǔn)確測量的技術(shù)問題。本發(fā)明不僅能夠?qū)Υ蟪叨?米級尺度)介質(zhì)對象的滲透性進(jìn)行準(zhǔn)確測量，還能夠確保進(jìn)出流量的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
【專利說明】法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于介質(zhì)滲透性測定【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大尺度單裂隙介質(zhì)的滲透性能是裂隙介質(zhì)的一項(xiàng)重要力學(xué)性能，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。評價工程巖體長期穩(wěn)定性的滲透參數(shù)是通過進(jìn)行裂隙介質(zhì)在流體進(jìn)入情況下的滲透試驗(yàn)獲得。由于工程巖體尺度較大(米級尺度)，因而需對較大尺度內(nèi)的裂隙巖體施加滲透加載力及外力，才能獲得在該滲透情況下的滲透性能。因此，如何實(shí)現(xiàn)大尺度單裂隙介質(zhì)的滲透試驗(yàn)是亟待解決的問題。
[0003]現(xiàn)有用于測試裂隙介質(zhì)滲透性能的試驗(yàn)裝置，其測量的介質(zhì)對象尺度較小(厘米級尺度)，獲得的滲透參數(shù)運(yùn)用于工程上時并不準(zhǔn)確。帶來了諸多問題，如尺度較小的裂隙介質(zhì)滲透參數(shù)往往較大尺度的裂隙介質(zhì)的滲透參數(shù)小，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)值偏向于保守；尺度較小的裂隙介質(zhì)的滲透表面特性并不明顯，尚不能表征大尺度裂隙介質(zhì)的表面等問題，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為:現(xiàn)有技術(shù)中用于測試裂隙介質(zhì)滲透性能的試驗(yàn)裝置，僅能測量尺度較小的介質(zhì)對象，難以對大尺度介質(zhì)對象進(jìn)行準(zhǔn)確測量。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
[0006]一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，包括:液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器和操控臺，還包括裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)；液壓源將液壓油輸入至油分配器，油分配器分別向管道泵和裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)提供液壓動力，管道泵將多余的液壓油回流至油分配器；水源中的水經(jīng)管道泵加壓為預(yù)定值的高壓水，高壓水進(jìn)入水滲透測量系統(tǒng)，通過裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)裝置主機(jī)內(nèi)的大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品縫隙內(nèi)部，再通過裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的出水系統(tǒng)回到水滲透測量系統(tǒng)，最終流出；數(shù)據(jù)采集器測量水滲透測量系統(tǒng)的進(jìn)、出流量，得到穩(wěn)定的流量數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)處理的依據(jù)；操控臺用于控制液壓源、管道泵、裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)和數(shù)據(jù)采集器的啟動運(yùn)行。
[0007]所述裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)，包括:基座、軌道、軌道小車、大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品、加載底板和豎直方向Z作動器；所述軌道鋪設(shè)在基座上方，軌道小車安置于到軌道上方；大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品包括尺寸相同的上部樣品和下部樣品，二者上下疊置，放置于軌道小車上；大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品的上部樣品上方設(shè)有加載底板，水流通過加載底板的設(shè)有壓力傳感器的進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品，并通過加載底板的設(shè)有壓力傳感器的出水系統(tǒng)流出；豎直方向Z作動器位于加載底板上方,用于對加載底板及大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品施加法向應(yīng)力。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)還包括球形加載頭和加載頂板；球形加載頭連接于豎直方向Z作動器下方；加載頂板上表面設(shè)有與球形加載頭形狀相匹配的凹陷，放置于加載底板上方。
[0009]作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述豎直方向Z作動器吊裝于水平安裝板下表面，所述水平安裝板支撐于四根豎梁上方。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:
[0011]本發(fā)明的法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，不僅能夠?qū)Υ蟪叨?米級尺度)介質(zhì)對象的滲透性進(jìn)行準(zhǔn)確測量，還能夠確保進(jìn)出流量的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
[0012]本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，能夠準(zhǔn)確測量豎向壓力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)的滲透系數(shù)。
[0013]本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，通過作動器油缸進(jìn)出距離的控制，可對大尺度單裂隙介質(zhì)施加小噸位到大噸位的不同加載力。
[0014]本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，不僅操作方便、測量便捷，而且測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0015]本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，特別適合于巖石、混凝土類準(zhǔn)脆性材料的滲透性能測試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)裝置的裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1的右視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置的總體示意圖。
[0019]圖中，1-豎梁，2-水平安裝板，3-基座，4-豎直方向Z作動器，5-軌道小車，6_軌道，7-球形加載頭，8-加載頂板，9-加載底板，10-大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品，11-進(jìn)水系統(tǒng)，12-出水系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置進(jìn)行介紹。
[0021]本發(fā)明的一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，包括:液壓源、油分配器、管道泵、水源、裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)、滲透測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器和操控臺。
[0022]液壓源將液壓油輸入至油分配器，油分配器分別向管道泵和裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)提供液壓動力，管道泵將多余的液壓油回流至油分配器。水源中的水經(jīng)管道泵加壓為預(yù)定值的高壓水，高壓水進(jìn)入水滲透測量系統(tǒng)，通過裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的進(jìn)水系統(tǒng)11進(jìn)入裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)裝置主機(jī)內(nèi)的大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10縫隙內(nèi)部，再通過裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的出水系統(tǒng)12回到水滲透測量系統(tǒng)，最終流出。數(shù)據(jù)采集器測量水滲透測量系統(tǒng)的進(jìn)、出流量，得到穩(wěn)定的流量數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)處理的依據(jù)。操控臺用于控制液壓源、管道泵、裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)和數(shù)據(jù)采集器的啟動運(yùn)行。根據(jù)數(shù)據(jù)采集器測量的水滲透測量系統(tǒng)的進(jìn)、出流量及進(jìn)水系統(tǒng)11、出水系統(tǒng)12的水壓值計(jì)算滲透系數(shù)的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
[0023]所述液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器和操控臺為現(xiàn)有技術(shù)中的裝置。
[0024]所述裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)，包括:基座3、軌道6、軌道小車5、大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10、加載底板9、加載頂板8、球形加載頭7、豎直方向Z作動器4、水平安裝板2和豎梁I。
[0025]所述軌道6鋪設(shè)在基座3上方，軌道小車5安置于到軌道6上方。大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10包括尺寸相同的上部樣品和下部樣品，二者上下疊置，放置于軌道小車5上。大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10的上部樣品上方設(shè)有加載底板9，水流通過加載底板9的設(shè)有壓力傳感器的進(jìn)水系統(tǒng)11進(jìn)入大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10，并通過加載底板9的設(shè)有壓力傳感器的出水系統(tǒng)12流出。豎直方向Z作動器4位于加載底板9上方,用于對加載底板9及大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10施加法向應(yīng)力。
[0026]作為優(yōu)選方案，豎直方向Z作動器4下方連接有球形加載頭7，加載底板9上方放置加載頂板8，所述加載頂板8上表面設(shè)有與球形加載頭7形狀相匹配的凹陷。球形加載頭7和加載頂板8用于調(diào)整加載底板9的位置，使加載底板9位于大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10中部，以保證均勻施加法向應(yīng)力。
[0027]作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，豎直方向Z作動器4吊裝于水平安裝板2下表面，所述水平安裝板2支撐于四根豎梁I上方。
[0028]所述裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)工作時，軌道小車5沿軌道6行駛至偏離豎直方向Z作動器4正下方的位置，通過裝載工具裝載大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10 ;在大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10上安裝加載底板9和加載頂板8，軌道小車5沿軌道6行駛至豎直方向Z作動器4正下方；通過控制豎直方向Z作動器4油缸進(jìn)出距離對大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品10施加小噸位到大噸位的不同加載力。
【權(quán)利要求】
1.一種法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，包括:液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器和操控臺，其特征在于:還包括裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)；液壓源將液壓油輸入至油分配器，油分配器分別向管道泵和裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)提供液壓動力，管道泵將多余的液壓油回流至油分配器；水源中的水經(jīng)管道泵加壓為預(yù)定值的高壓水，高壓水進(jìn)入水滲透測量系統(tǒng)，通過裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的進(jìn)水系統(tǒng)(11)進(jìn)入裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)裝置主機(jī)內(nèi)的大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品(10)縫隙內(nèi)部，再通過裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)的出水系統(tǒng)(12)回到水滲透測量系統(tǒng)，最終流出；數(shù)據(jù)采集器測量水滲透測量系統(tǒng)的進(jìn)、出流量，得到穩(wěn)定的流量數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)處理的依據(jù)；操控臺用于控制液壓源、管道泵、裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)和數(shù)據(jù)采集器的啟動運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)，包括:基座(3)、軌道(6)、軌道小車(5)、大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品(10)、加載底板(9)和豎直方向Z作動器(4);所述軌道(6)鋪設(shè)在基座(3)上方，軌道小車(5)安置于到軌道(6)上方；大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品(10)包括尺寸相同的上部樣品和下部樣品，二者上下疊置，放置于軌道小車(5)上；大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品(10)的上部樣品上方設(shè)有加載底板(9)，水流通過加載底板(9)的設(shè)有壓力傳感器的進(jìn)水系統(tǒng)(11)進(jìn)入大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品(10)，并通過加載底板(9)的設(shè)有壓力傳感器的出水系統(tǒng)(12)流出；豎直方向Z作動器(4)位于加載底板(9)上方，用于對加載底板(9)及大尺度單裂隙介質(zhì)試驗(yàn)樣品(10)施加法向應(yīng)力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裂隙介質(zhì)滲透試驗(yàn)主機(jī)還包括球形加載頭(7)和加載頂板(8);球形加載頭 (7)連接于豎直方向Z作動器(4)下方；加載頂板(8)上表面設(shè)有與球形加載頭(7)形狀相匹配的凹陷，放置于加載底板(9)上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的法向應(yīng)力作用下大尺度單裂隙介質(zhì)滲透性測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述豎直方向Z作動器(4)吊裝于水平安裝板(2)下表面，所述水平安裝板⑵支撐于四根豎梁⑴上方。
【文檔編號】G01N15/08GK103994957SQ201310054979
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】王駒, 蘇銳, 滿軻, 張新平 申請人:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院