[实用新型]一种测试模拟松散地层透水性能的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种测试模拟松散地层透水性能的试验装置，包括整体支架系统、试样支架系统、密封系统、加压装置、储水及输水装置、试样承载装置、称重装置；其中，其原理可概述为通过加压装置对储水及输水装置中的水体加压来为水体透过模拟地层试样提供源动力，并通过称重系统示数变化来反映透水量和透水速率，以此来反应测试地层试样的透水性能。本实用新型可开展考虑不同透水压力，不同地层试样形态、内部构造和物理性质等多中条件下试验试样的透水性能，设计装置易于实时直观地监测多因素影响下试样的透水速率和透水量的变化情况，试验结果与数值模拟结果对比分析可实现对模拟地层试样透水性能参数的反演。

技术领域

本实用新型涉及深部矿井地下水地层的渗流特性与集聚效应研究技术领域，提出了一种测试模拟松散地层透水性能的试验装置。

背景技术

煤炭资源开发进入深部以后，地质构造愈来愈复杂。并且将会有越来越多不同种类的地质构造出现在深部开采地层中。但是，对于地质构造对地下矿井建设生产的影响，尚未有人涉猎。当一般均质地下水地层中夹杂有其他地质构造时，就其宏观角度而言，其他地质构造的存在会以“穿层”的形式贯穿于矿井地下水地层，会极大地降低矿井地下水地层的均质性和稳定性。就其微观角度而言，地质构造的存在会大大地改变地下水地层的原生结构，进而影响煤层内部水体地运移通道及方式，当水体运移受阻且产生局部集聚时，会造成此部分岩体所承水压增大，严重的会引发底板突水等煤岩动力灾害。

换一种角度而言，如果我们能够通过系统研究将此类影响充分利用起来，将型地质构造的集聚作用成功的应用于矿井地下水库建设，不仅可以极大地缓解我国煤矿开采水资源匮乏的现状，还可以填补该领域关于地质构造对矿井地下生产建设研究的不足。因此，研发一种可以测试不同透水压力下、不同地层试样形态、内部构造和物理性质条件下模拟松散地层的透水性能试验装置，开展相似模拟试验，探讨多因素耦合作用下矿井地下水地层的渗流特性和集聚效应研究，可以同时为科学防治煤矿水害和水资源利用两方面提供一定的理论依据和现场指导。

实用新型内容

本实用新型的目的在于基于相似理论，提供一种多种变量条件下矿井地下水地层的渗流特性和集聚效应研究的试验装置，提供的装置可实现对不同透水压力下、不同地层试样形态、内部构造和物理性质条件下模拟松散地层的透水性能试验测试。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种测试模拟松散地层透水性能的试验装置，包括整体支架系统、试样支架系统、密封系统、加压装置、储水及输水装置、试样承载装置、称重装置；所述整体支架系统由支架上顶、支架底座和支架竖向支柱组成；所述试样支架系统是由试样腔体竖向支柱、试样腔体横向支柱组成。

所述密封系统包括活塞密封圈、移动活塞加压式储水槽与试样腔体上覆盖密封圈、试样腔体上覆盖与圆形试样腔体密封圈，主要用来实现在实验加压过程中，各连接部位的密封不透水性，其中所述各部位密封圈均由固定螺纹和密封胶组成。

所述加压装置包括千斤顶油缸、千斤顶顶升；所述千斤顶油缸通过配套液压泵给压，实现千斤顶顶升的升起和降落，并通过配套压力表实时观测所给压力；所述千斤顶顶升通过活塞密封圈与储水槽移动活塞连接。

所述储水及输水装置包括移动活塞加压式储水槽、圆形试样腔体上覆盖。所述移动活塞加压式储水槽包括移动活塞、储水槽、储水腔体、活塞密封圈。其中，移动活塞部位通过活塞密封圈与千斤顶顶升连接，通过移动活塞的上下运动实现对试样加水压，储水槽底部通过圆形试样腔体上覆盖与储水槽密封圈与圆形试样腔体上覆盖连接；所述圆形试样腔体上覆盖包括进水通道、试样腔体上覆盖与腔体密封圈、平水槽和试样上覆盖底部筛网组成，其中，圆形试样腔体上覆盖通过样腔体上覆盖与腔体密封圈与试样腔体连接，平水槽和上覆盖底部透水筛网主要实现模拟地层试样上部各处所受水压均匀。