[发明专利]一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统

权利要求书

1.一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：包括：井下钻孔图像识别定向系统、电缆计数绞车系统、试验激发系统、传感器系统和PDA数据采集系统；

所述井下钻孔图像识别定向系统、电缆计数绞车系统、试验激发系统、传感器系统分别与PDA数据采集系统对应相接；所述电缆计数绞车系统和井下钻孔图像识别定向系统获得的数据传输给PDA数据采集系统后，PDA数据采集系统控制试验激发系统工作，并将传感器系统测量到的外部环境数据进行采集和存储。

2.根据权利要求1所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：所述井下钻孔图像识别定向系统包括：带云台的摄像头、电子指南针、图像识别定向系统数据处理传输模块；所述带云台的摄像头和电子指南针分别与图像识别定向系统数据处理传输模块对应相接；图像识别定向系统数据处理传输模块与PDA数据采集系统对应相接。

3.根据权利要求1所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：所述电缆计数绞车系统的结构包括：数据传输接口、底座、低速电机、支架、光敏三极管、发光二极管、透光孔、电缆、压线盘、光电码盘；

所述电缆计数绞车系统中低速电机和支架固定于底座上，光电码盘与低速电机的转子连接，光敏三极管和发光二极管固定在支架上，电缆上端与PDA数据采集系统相连，然后穿过压线盘和光电码盘之间，由低速电机带动电缆往下运动，电缆下端与井下钻孔图像识别定向系统相连；在光电码盘上面有八个透光孔，在光电码盘的左侧的固定支架有发光二极管，在光电码盘的右侧的固定支架上面有光敏三极管，发光二极管和光敏三极管在同一个轴心上面，光敏三极管与数据传输接口相连，并将光电码盘的转速数据通过数据传输接口上传给上位机PDA。

4.根据权利要求1所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：所述试验激发系统包括：气泵、软质气管、压力释放阀、进气阀、压力调节阀、密封腔体；

所述试验激发系统中的气泵与软质气管一端相连接，软质气管另一端与密封腔体一侧的压力调节阀相连接，控制进气压力，压力调节阀后端安装进气阀，密封腔体另一侧安装以控制气压瞬时释放的压力释放阀。

5.根据权利要求1所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：所述传感器系统包括：压力传感器、温度采集器和传感器系统数据处理传输模块；所述压力传感器和温度采集器分别与传感器系统数据处理传输模块对应相接；传感器系统数据处理传输模块与PDA数据采集系统对应相接。

6.根据权利要求1所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：该系统采用的测试频率为1-10Hz。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：所述PDA数据采集系统包括：带有显示器的主机。

8.根据权利要求1所述的一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统，其特征在于：所述的PDA数据采集系统与外部计算机或存储器连接。

9.一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

（1）选择试验场地，钻孔，并详细登记钻孔岩性和裂隙的发育情况；

（2）安装振荡试验系统：将井下钻孔图像识别定向系统、电缆计数绞车系统、试验激发系统、传感器系统和PDA数据采集系统进行组装；

（3）启动振荡试验系统；

（4）调试并校准井下钻孔图像识别定向系统中的电子指南针工作，确保电子指南针工作正常，并校准井下钻孔图像识别定向系统中的摄像头，使摄像头所对的方向调整到所在地的正北方向；

（5）校准电缆计数绞车系统中光脉冲深度计数器的脉冲距离，使脉冲距离与光脉冲深度计数器相邻光脉冲之间的电缆长度相等；

（6）所述井下钻孔图像识别定向系统发现钻孔中的裂隙，并确定裂隙的方位；井下钻孔图像识别定向系统将裂隙的方位数据送至PDA数据采集系统；所述电缆计数绞车系统通过光脉冲深度计数器确定裂隙的位置深度，并送至PDA数据采集系统；PDA数据采集系统根据裂隙的方位数据和位置深度数据，确定有裂隙存在的钻孔段为试验段，同时计算出试验段内裂隙的产状；

（7）确定试验段后，所述PDA数据采集系统控制试验激发系统激发钻孔中选定的橡胶膨胀栓塞封闭试验段中水头产生振荡变化：关闭压力释放阀，打开气泵充气阀和密封装置进气阀，缓慢开放压力调节阀，对钻孔中试验段内的水加压，使其产生的一定的降深；

（8）观察传感器系统中各传感器的读数，当各传感器读数稳定时关闭试验激发系统中的进气阀；

（9）迅速打开压力释放阀使钻孔试验段内水产生振荡，在打开压力释放阀的同时传感器系统开始工作，检测试验段内水环境数据，PDA数据采集系统实时采集传感器系统中检测到的水环境数据；

（10）当钻孔中水头被激发后从最大水位降深位置恢复至初始水位状态时结束测试，PDA数据采集系统保存采集到的测试数据。