[发明专利]岩体渗透性原位测试方法

权利要求书

1.一种岩体渗透性原位测试方法，其特征在于，所用的岩体渗透性原位测试装置包括测试探头、推进机构和控制机构；

所述的测试探头包括橡胶囊(5)、漏水管(3)、转换器(6)和连通管(28)，漏水管(3)两端分别连接在接头一(2)、接头二(4)或接头三(7)上，在两个接头之间的漏水管(3)的外围包绕有橡胶囊(5)，橡胶囊(5)与漏水管(3)之间形成封堵空腔(30)；转换器(6)内部设置有锥形转换体(10)，锥形转换体(10)内部及表面分别开有通水孔(23)、环形水槽(22)，与转换器(6)上的孔一(20)形成漏水通道；

所述的推进机构包括钻机(14)和空心杆(12)，空心杆(12)通过接头三(7)与测试探头螺纹连接；

所述的控制机构包括放水开关(15)、总控开关(18)、流量表(16)、压力表一(17)和压力表二(19)，用于向测试探头内注水，控制外给水源压力，显示并记录各个参数；

所述的接头一(2)的数量为一个，为圆柱状，在其两端内部分别开有螺纹空腔，分别与漏水管(3)和引导头(1)螺纹连接；

所述的引导头(1)呈锥形，用于为测试探头推进过程中导向；

所述的橡胶囊(5)的数量有两个，前部的橡胶囊(5)通过紧固圈(24)固定在接头一(2)和接头二(4)的外端，尾部的橡胶囊(5)固定在两个接头三(7)的外部；

所述的漏水管(3)数量为两个，其两端分别于接头一(2)、接头二(4)或接头三(7)螺纹连接，漏水管(3)上开有两个孔三(25)，外部高压水源通过孔三(25)进入橡胶囊(5)和漏水管(3)之间的封堵空腔(30)内部，起胀橡胶囊(5)与钻孔(31)形成一个注水空腔(29)；

所述的转换器(6)与接头二(4)左端螺纹连接，其整体呈圆柱状，外壁开有孔一(20)，中间部位开有中心通孔(32)，中心通孔(32)的右端大于左端；

所述的转换器(6)侧面壁以中心通孔(32)为中心分布有四个周边通孔(33)，周边通孔(33)与中心通孔(32)的右端和孔一(20)相联通；

所述的转换器(6)的周边通孔(33)内安装锥形转换体(10)、复位弹簧(9)和调节螺丝(8)；复位弹簧(9)位于锥形转换体(10)和调节螺丝(8)之间，调节螺丝(8)与周边通孔(33)内壁呈螺纹连接，通过旋转调节螺丝(8)的位置，以控制复位弹簧(9)的张紧力度，进而控制锥形转换体(10)的开启压力；

所述的锥形转换体(10)左右两端均为圆柱状，且左端较右端粗，左右两端的过渡处为密封锥面(26)，密封锥面(26)为30°，恰与周边通孔(33)相契合形成密封作用，阻止右端封堵高压水源从锥形转换体(10)侧表面流过；

所述的调节螺丝(8)中间开有六边形孔二(21)，孔二(21)作用有两个，一方面可以利用外部工具通过该孔二(21)旋转调节螺丝(8)，另一方面，使注水空腔(29)内的观测低压水源通过孔二(21)反作用于锥形转换体(10)左端面；

所述的锥形转换体(10)中的环形水槽(22)与通水孔(23)相连通，使右端封堵高压水源经过通水孔(23)、环形水槽(22)，推动锥形转换体(10)向左端移动，经孔一(20)流入注水空腔(29)内；

所述的连通管(28)为一根圆柱形外端密封中空管，在连通管(28)左右两端分别与接头三(7)、转换器(6)呈螺纹连接；

所述的接头三(7)外壁设置有圆形挡板(11)，二者呈螺纹连接，圆形挡板(11)直径大于橡胶囊(5)直径；

当锥形转换体(10)满足P_左S_左+kx≤P_右S_右时，锥形转换体(10)向左移动，环形水槽(22)与孔一(20)连通，对钻孔(31)内的注水空腔(29)进行注水观测；当锥形转换体(10)满足P_左S_左+kx≥P_右S_右时，则锥形转换体(10)向右移动，环形水槽(22)被周边通孔(33)内壁封闭，停止向注水空腔(29)供水；若P_右过大，为防止P_右极端水压对注水空腔(29)部分的钻孔(31)内壁造成破坏，则锥形转换体(10)向左移动，至环形水槽(22)移动至孔一(20)的左端，与周边通孔(33)内壁形成封闭作用；P_左为注水空腔观测水源压力，为0.5MPa，P_右为外部供给水源压力，为1.5MPa，S_左为锥形转换体(10)左端面过水面积，S_右为锥形转换体(10)右端面过水面积，k为复位弹簧(9)中弹性系数，x为压缩量，取环形水槽(22)到孔一(20)的距离；

所述的控制机构包括放水开关(15)、流量表(16)、压力表一(17)、总控开关(18)和压力表二(19)；放水开关(15)用以测试探头观测完毕后，排放出封堵空腔(30)中的水，使橡胶囊(5)与钻孔(31)脱离接触，便于推进；流量表(16)用以检测外部给水流量，压力表一(17)为机械表，用以检测外部给水压力，压力表二(19)为电子表，其检测水压数值与压力表一(17)所测数值相互检测校正；总控开关(18)负责控制外部给水的供停；

所述的推进机构包括钻机(14)和空心杆(12)，空心杆(12)可制式螺纹接长测试探头，通过钻机(14)推进空心杆(12)至钻孔(31)指定探测区域；

具体步骤如下：

(1)施工钻孔(31)：按照施工要求，利用钻机(14)在待测岩体(27)区域施工不同方位的钻孔3～5个，钻孔(31)直径为89mm，长度为70m，并清理钻孔(31)内的碎屑；

(2)安装设备：安装测试探头各部件，并依次连接推进机构、控制机构，利用钻机(14)将测试探头移送至钻孔(31)的初始位置；

(3)密封检验：关闭放水开关(15)，打开总控开关(18)，向测试探头提供检测水压，对橡胶囊(5)封堵密封性进行检验，若无明显漏水现象，则进行下一步操作，否则返回步骤(2)操作，检查各部件的连接及安装情况，直至合格为止；

(4)进行压水试验：密封检验合格后，进行压水试验，待测试探头到达初始位置，重新打开总控开关(18)并关闭放水开关(15)，向测试探头提供高压水源，经连通管(28)、漏水管(3)进入封堵空腔(30)，起胀橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔(29)，调节外界水源压力逐渐升高至1.5MPa，待压力表一(17)、压力表二(19)示数稳定且大致相等后，记录此时稳定时流量表的示数P_i及有效探测距离L_i；

(5)卸压推进：关闭总控开关(18)，打开放水开关(15)，释放封堵空腔(30)压力，待橡胶囊(5)与钻孔(31)脱离接触后，关闭放水开关(15)，取另一空心杆(12)接长测试探头，利用钻机(14)推进至下一探测区域，重复步骤(4)操作，直至测完钻孔全长为止；

(6)计算分析：绘制不同钻孔(31)内流量分布图，分析钻孔(31)长度范围内不同位置的裂隙发育特征和渗透特性，进一步结合钻孔倾角a和漏水量突变零点Ln，其中n＝1+2+....+k，计算得到不同空间范围岩体的破坏范围。