[发明专利]一种充填介质真三轴渗透失稳试验室及试验方法

说明书

本发明属于岩土工程技术领域，公开了一种充填介质真三轴渗透失稳试验室及试验方法，包括充填介质、应力加载装置、密封装置及储水容器。本发明利用应力加载装置对充填介质的施压，可以有效模拟其在地下富水断裂破碎带及夹泥断裂带中的受力状态，并通过密封装置及储水容器控存储从充填介质流出的水体，从而保证试验的顺利进行。模拟地应力条件下的充填介质渗透，掌握其在地下富水条件下的渗透规律，对于人们研究渗透失稳型突水突泥孕灾模式下的致灾机理具有重要意义，本发明的出现能够有效解决突水突泥灾害致灾机理研究当中存在的难题。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种充填介质真三轴渗透失稳试验室及方法。

背景技术

随着我国地下工程领域的不断发展，工程当中存在的突水突泥灾害问题不断引起人们的重视。突水突泥指的是大量地下水或泥沙大量涌入井巷及隧道的现象。突水突泥作为地下工程领域最具威胁的灾害之一，给该工程领域带来了巨大的人身伤亡及经济损失。研究突水突泥致灾机理，了解灾害形成及演化规律，有助于控制突水突泥灾害对地下工程的影响。断裂破碎带中充填介质失稳是导致突水突泥灾害发生的重要原因，研究地应力条件下充填介质渗透特性变化规律，研发真三轴加载条件下的充填介质渗透试验设备，对于探究突水突泥灾害的形成机理具有重要的意义。

发明内容

有鉴如此，本发明的目的在于提供一种充填介质真三轴渗透失稳试验室，以推进地应力条件下断裂破碎带中充填介质物理特性的研究。

针对上述技术问题，本发明提供的一种充填介质真三轴渗透失稳试验室，包括充填介质、应力加载装置、密封装置及储水容器；

所述的充填介质为了矩形结构，在充填介质的顶部和底部设有垂直应力加载装置，在充填介质的四个侧面设有水平应力加载装置；且每个应力加载装置均包括作用面板和应力杆，在位于顶面的垂直应力加载装置的作用面板上设有一个开孔，通过该孔向充填介质内加水；在水平应力加载装置的某一作用面板上开孔，用于安装传感器；所述的充填介质设置在一个储水容器内，且应力加载装置的应力杆穿过储水容器，在穿过位置设有密封装置密封。

进一步的，所述的密封装置的主体为橡胶波纹管，在所述的橡胶波纹管的两端安装有法兰盘，橡胶波纹管通过法兰盘固定在应力杆及储水容器上；应力杆穿过橡胶波纹管与作用面板相连，固定储水容器与法兰盘的螺母下放置橡胶垫用以隔水。

进一步的，所述的橡胶波纹管一端通过法兰盘I与应力杆相连，另一端通过法兰盘II固定在储水容器侧壁；试验过程中应力杆的运动带动橡胶波纹管的拉伸运动，其在密封水体的同时可以保证应力杆能正常运动。连接法兰盘I和II的螺母下垫橡皮胶垫，以保证装置整体的密封效果。

进一步的，所述的充填介质尺寸为20cm×6cm×30cm的长方体。

进一步的，在所述的储水容器的下部设有一个排放水装置。

具体的实验方法如下：

试验时，首先，关闭水龙头，将充填介质置于向上的垂直应力加载装置作用面板之上，在作用面板开口的地方安装传感器，传感器用以检测充填介质的物理特性；水平应力加载装置作用面板及向下垂直应力加载装置作用面板通过动力装置慢慢靠近充填介质，当作用面板抵在充填介质上的时候关闭动力装置；

接着通过注水口向充填介质里注水，在水流稳定且水体大致充满整个充填介质的时候，启动动力装置，让应力通过作用面板挤压充填介质，在应力加载过程中记录传感器4返回的信号；

最后，当获取完足够多的数据后，停止水流向注水口注水，撤回应力加载装置，作用面板离开充填介质，此时记录充填介质形态；

打开水龙头放出储水容器中的水，观察记录从储水容器中放出水的浑浊程度。

在应力加载装置对充填介质施加力的作用时，应力杆的运动带动密封装置的运动，橡胶波纹管伸长，储水容器中的水被橡胶波纹管阻隔在储水容器内部。