法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于介質滲透性測定【技術領域】，具體涉及一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置。本發明的裝置包括：液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統、數據采集器、操控臺和裂隙介質滲透試驗主機。本發明解決了現有技術中用于測試裂隙介質滲透性能的試驗裝置僅能測量尺度較小的介質對象、難以對大尺度介質對象進行準確測量的技術問題。本發明不僅能夠對大尺度(米級尺度)介質對象的滲透性進行準確測量，還能夠確保進出流量的穩定性和連續性。
【專利說明】法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于介質滲透性測定【技術領域】，具體涉及一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置。
【背景技術】
[0002]大尺度單裂隙介質的滲透性能是裂隙介質的一項重要力學性能，對于巖石類含裂隙的準脆性材料，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定性的滲透參數是通過進行裂隙介質在流體進入情況下的滲透試驗獲得。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，如何實現大尺度單裂隙介質的滲透試驗是亟待解決的問題。
[0003]現有用于測試裂隙介質滲透性能的試驗裝置，其測量的介質對象尺度較小(厘米級尺度)，獲得的滲透參數運用于工程上時并不準確。帶來了諸多問題，如尺度較小的裂隙介質滲透參數往往較大尺度的裂隙介質的滲透參數小，導致工程設計值偏向于保守；尺度較小的裂隙介質的滲透表面特性并不明顯，尚不能表征大尺度裂隙介質的表面等問題，影響測量結果的準確性。
【發明內容】
[0004]本發明需要解決的技術問題為:現有技術中用于測試裂隙介質滲透性能的試驗裝置，僅能測量尺度較小的介質對象，難以對大尺度介質對象進行準確測量。
[0005]本發明的技術方案如下所述:
[0006]一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，包括:液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統、數據采集器和操控臺，還包括裂隙介質滲透試驗主機；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滲透試驗主機提供液壓動力，管道泵將多余的液壓油回流至油分配器；水源中的水經管道泵加壓為預定值的高壓水，高壓水進入水滲透測量系統，通過裂隙介質滲透試驗主機的進水系統進入裂隙介質滲透試驗裝置主機內的大尺度單裂隙介質試驗樣品縫隙內部，再通過裂隙介質滲透試驗主機的出水系統回到水滲透測量系統，最終流出；數據采集器測量水滲透測量系統的進、出流量，得到穩定的流量數據，作為數據處理的依據；操控臺用于控制液壓源、管道泵、裂隙介質滲透試驗主機和數據采集器的啟動運行。
[0007]所述裂隙介質滲透試驗主機，包括:基座、軌道、軌道小車、大尺度單裂隙介質試驗樣品、加載底板和豎直方向Z作動器；所述軌道鋪設在基座上方，軌道小車安置于到軌道上方；大尺度單裂隙介質試驗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；大尺度單裂隙介質試驗樣品的上部樣品上方設有加載底板，水流通過加載底板的設有壓力傳感器的進水系統進入大尺度單裂隙介質試驗樣品，并通過加載底板的設有壓力傳感器的出水系統流出；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試驗樣品施加法向應力。
[0008]作為優選方案，所述裂隙介質滲透試驗主機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]作為進一步的優選方案，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]本發明的有益效果為:
[0011]本發明的法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，不僅能夠對大尺度(米級尺度)介質對象的滲透性進行準確測量，還能夠確保進出流量的穩定性和連續性。
[0012]本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，能夠準確測量豎向壓力作用下大尺度單裂隙介質的滲透系數。
[0013]本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，通過作動器油缸進出距離的控制，可對大尺度單裂隙介質施加小噸位到大噸位的不同加載力。
[0014]本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，不僅操作方便、測量便捷，而且測量結果準確可靠。
[0015]本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，特別適合于巖石、混凝土類準脆性材料的滲透性能測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置的試驗裝置的裂隙介質滲透試驗主機的結構示意圖；
[0017]圖2為圖1的右視圖；
[0018]圖3為本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置的總體示意圖。
[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-大尺度單裂隙介質試驗樣品，11-進水系統，12-出水系統。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置進行介紹。
[0021]本發明的一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，包括:液壓源、油分配器、管道泵、水源、裂隙介質滲透試驗主機、滲透測量系統、數據采集器和操控臺。
[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滲透試驗主機提供液壓動力，管道泵將多余的液壓油回流至油分配器。水源中的水經管道泵加壓為預定值的高壓水，高壓水進入水滲透測量系統，通過裂隙介質滲透試驗主機的進水系統11進入裂隙介質滲透試驗裝置主機內的大尺度單裂隙介質試驗樣品10縫隙內部，再通過裂隙介質滲透試驗主機的出水系統12回到水滲透測量系統，最終流出。數據采集器測量水滲透測量系統的進、出流量，得到穩定的流量數據，作為數據處理的依據。操控臺用于控制液壓源、管道泵、裂隙介質滲透試驗主機和數據采集器的啟動運行。根據數據采集器測量的水滲透測量系統的進、出流量及進水系統11、出水系統12的水壓值計算滲透系數的方法為本領域技術人員公知常識。
[0023]所述液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統、數據采集器和操控臺為現有技術中的裝置。
[0024]所述裂隙介質滲透試驗主機，包括:基座3、軌道6、軌道小車5、大尺度單裂隙介質試驗樣品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。大尺度單裂隙介質試驗樣品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。大尺度單裂隙介質試驗樣品10的上部樣品上方設有加載底板9，水流通過加載底板9的設有壓力傳感器的進水系統11進入大尺度單裂隙介質試驗樣品10，并通過加載底板9的設有壓力傳感器的出水系統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試驗樣品10施加法向應力。
[0026]作為優選方案，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試驗樣品10中部，以保證均勻施加法向應力。
[0027]作為進一步的優選方案，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]所述裂隙介質滲透試驗主機工作時，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試驗樣品10 ;在大尺度單裂隙介質試驗樣品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油缸進出距離對大尺度單裂隙介質試驗樣品10施加小噸位到大噸位的不同加載力。
【權利要求】
1.一種法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，包括:液壓源、油分配器、管道泵、水源、滲透測量系統、數據采集器和操控臺，其特征在于:還包括裂隙介質滲透試驗主機；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滲透試驗主機提供液壓動力，管道泵將多余的液壓油回流至油分配器；水源中的水經管道泵加壓為預定值的高壓水，高壓水進入水滲透測量系統，通過裂隙介質滲透試驗主機的進水系統(11)進入裂隙介質滲透試驗裝置主機內的大尺度單裂隙介質試驗樣品(10)縫隙內部，再通過裂隙介質滲透試驗主機的出水系統(12)回到水滲透測量系統，最終流出；數據采集器測量水滲透測量系統的進、出流量，得到穩定的流量數據，作為數據處理的依據；操控臺用于控制液壓源、管道泵、裂隙介質滲透試驗主機和數據采集器的啟動運行。
2.根據權利要求1所述的法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，其特征在于:所述裂隙介質滲透試驗主機，包括:基座(3)、軌道(6)、軌道小車(5)、大尺度單裂隙介質試驗樣品(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；大尺度單裂隙介質試驗樣品(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；大尺度單裂隙介質試驗樣品(10)的上部樣品上方設有加載底板(9)，水流通過加載底板(9)的設有壓力傳感器的進水系統(11)進入大尺度單裂隙介質試驗樣品(10)，并通過加載底板(9)的設有壓力傳感器的出水系統(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試驗樣品(10)施加法向應力。
3.根據權利要求2所述的法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，其特征在于:所述裂隙介質滲透試驗主機還包括球形加載頭(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.根據權利要求2或3所述的法向應力作用下大尺度單裂隙介質滲透性測定試驗裝置，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 優先權日:2013年2月20日
【發明者】王駒, 蘇銳, 滿軻, 張新平 申請人:核工業北京地質研究院