[发明专利]一种岩石试件渗流试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于岩石渗流试验室测量设备技术领域，具体涉及一种加装于三轴试验仪的一种岩石试件渗流试验装置及方法。

背景技术

裂隙岩体是我国水利、矿山、隧道、核废料储存等各种工程经常遇到的复杂介质，其渗透特性研究是当前岩体力学研究领域的热点之一。对于存在裂缝的岩体，当裂缝中存在水的时候，水的压力会导致岩体逐渐失稳破坏；在宏观尺度上，渗流场的存在和改变是导致裂隙岩体工程失稳，甚至导致大规模地质灾害的重要原因之一。因此研究裂缝对岩体工程的影响就需要了解裂缝岩石的渗透特性。

国内外专家与学者虽然在贯通裂隙渗流方面、低渗透岩石渗流方面的研究中取得了一些进展，但大部分的研究都是建立在单个因素对裂隙岩体渗流特征进行试验的基础上，同时研究岩石低渗透、贯通裂隙、充填物方面，现有的文献很少出现，在此中情况下研究充填贯穿裂隙岩石的渗流规律尚还没有形成较成熟的理论。目前大部分的单一裂缝岩石渗透特性的研究都是基于立方定理的，而立方定理的适用条件是裂缝上下表面基本平行且粗糙度很小；故以往的试验多采用不锈钢板或有机玻璃人工制备单一裂缝进行研究；且渗流压力不可调控，或利用水位高度差调整压力调整幅度较小，不能真实的模拟天然裂缝岩体渗流过程。目前需要寻找一种多因素共同作用下，对含充填物贯通裂隙岩体渗流规律进行研究和渗流性能进行检测的方法。

目前对于裂隙岩体渗流研究裂隙岩石的渗流规律尚还没有形成较成熟的理论。由于影响含充填物贯通裂隙岩体渗流规律的因素有很多，而且很多也互相耦合，导致利用控制变量法研究单因素对含充填物贯通裂隙岩体渗流的规律进行研究意义有限。现有技术的渗流检测设备水压力不可调控，或利用水位高度差调整压力调整幅度较小，不能真实的模拟天然裂缝岩体渗流过程，不能提供精确稳定持续的水压力。部分岩石三轴试验仪又缺乏渗流装置，有的渗流装置储水量小以致不能满足较长时间试验的使用。

综上所述，现有技术中对于渗流装置储水量小以致不能满足较长时间试验的使用、渗流检测设备水压力不可调控，或利用水位高度差调整压力调整幅度较小，不能真实的模拟天然裂缝岩体渗流过程，不能提供精确稳定持续的水压力的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种岩石试件渗流试验装置及方法，提高了测量裂缝渗流试验的准确性和真实性，且便于加装在一类三轴试验仪中，可调节施加渗流水压范围。

本发明所采用的技术方案是：

一种岩石试件渗流试验装置，包括渗流水压调节装置和试件装载密封装置；

其中，所述渗流水压调节装置包括行走装置和设置在行走装置上的高压气罐、第一储水罐和第二储水罐，所述高压气罐的顶部设置有出气口，高压气罐的出气口通过连接管与储水罐相连通；所述第一储水罐底部设有出水口，所述第二储水罐底部的一侧设有与第一储水罐的出水口相对的进水口，另一侧设有出水口，第一储水罐的出水口通过连通器与第二储水罐的进水口相连通；

所述试件装载密封装置包括试件装载密封腔体和设置在试件装载密封腔体内的岩石试件，试件装载密封腔体的进水孔通过连接管与第二储水罐的出水口相连通，试件装载密封腔体的出水孔连接有渗流流量检测装置。

进一步的，所述行走装置包括底板、推拉把手和安装在底板下方的脚轮。

进一步的，所述高压气罐通过气罐固定装置固定在行走装置上，所述气罐固定装置通过螺栓固定在行走装置上，所述高压气罐放置在气罐固定装置内。

进一步的，所述高压气罐的出气口处设置有数显气压表和减压阀，通过减压阀调节渗流水压。

进一步的，所述连通器采用连接管，连接管的一端通过螺栓与第一储水罐底部的出水口相连接，另一端通过螺栓与第二储水罐底部的出水口相连接。

进一步的，所述第一储水罐和第二储水罐顶部分别设有输水口，所述第一储水罐和第二储水罐顶部的输水口处均设置有阀门；所述第一储水罐的顶部还设有一进气口，所述第一储水罐的进气口通过连接管和螺栓与高压气罐的出气口相连接；所述第二储水罐底部的出水口处设有数显水压表和出水阀。