[发明专利]一种组合式渗流试样及渗流试验装置

说明书

本发明公开了一种组合式渗流试样，通过将左榫块和右榫块设置在上部节理面和下部节理面之间，实现了对渗流裂隙的精确控制。本发明还提供了一种渗流试验装置，通过将渗流试样固定连接在连接装置上，连接装置依次与增压泵、连接水管及储水箱连通；通过增压泵可实现不同水压的调节，满足了不同水压的渗流试验；连接装置与渗流试样之间密封连接，确保了渗流装置的密封性及水压的稳定性；本发明所述的组合式渗流试样及渗流试验装置可进行不同水压、不同裂隙宽度、不同粗糙度及不同面积接触率的粗糙裂隙渗流试验。

技术领域

本发明属于岩土工程室内试验技术领域，特别涉及一种组合式渗流试样及渗流试验装置。

背景技术

节理面是岩体结构中常见的结构面之一，由于粗糙节理面的存在，使得岩体的强度、变形 和渗流特征发生了显着变化。粗糙节理裂隙是水、油、气或其他流体流动的渗流场所，裂隙渗 流将对地下隧道，煤层气储层或油气藏等稳定性产生重要影响。因此，深入研究节理面的粗糙 度、起伏度及裂隙宽度等因素对粗糙节理面渗流特性的影响规律。对于油气存储、地下隧道等 工程具有重要的应用价值。

岩体裂隙的粗糙度、起伏度、裂隙开度及贯通度都对岩体裂隙的渗流产生重要的影响。目 前，对于裂隙粗糙度的刻画常用的手段是采用节理面粗糙系数(JRC)对节理粗糙度进行描述， 节理面粗糙度系数(JRC)是Barton等通过大量试验获得十条标准的曲线，采用JRC对节理 粗糙度进行描述时只能够通过预估的方法获得，因此，存在着很大的不确定性。

对于粗糙节理面的制备通常采用劈裂试验或者水泥砂浆倒模等方法，但这些方法往往不能 真实反映节理面粗糙程度，因此会对渗流试验结果产生较大的影响。裂隙开度是影响渗流效果 的重要因素之一，在岩石裂隙开度一般很细小，天然岩石裂隙开度一般在3mm以下，因此精 准控制裂隙开度是渗流试验的重点和难点工作之一，以往的渗流试验装置对于裂隙开度的控制 并不十分精确，这将会对试验结果产生一定的影响。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种组合式渗流试样及渗流试验装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明提出了一种组合式渗流试样，包括上部结构、下部结构、左榫块及右榫块，上部 结构设置在下部结构的上部；通过左榫块将上部结构的左端和下部结构的左端连接在一起；通 过右榫块将上部结构的右端和下部结构的右端连接在一起；上部结构的下表面设置有上部节理 面，下部结构的上表面设置有下部节理面，上部节理面和下部节理面设置有渗流裂隙。

进一步的，上部结构的左端设置有左上部凹槽，上部结构的右端设置有右上部凹槽；下 部结构的左端设置有左下部凹槽，下部结构的右端设置有右下部凹槽；左上部凹槽和左下部凹 槽对称设置形成左端部凹槽，右上部凹槽和右下部凹槽对称设置形成右端部凹槽；左榫块嵌接 配合设置在左端部凹槽内，右榫块嵌接配合设置在右端部凹槽内。

进一步的，还包括上压板、下压板及紧固件，上压板设置在上部结构的上表面，下压板 设置在下部结构的下表面，上压板和下压板两端通过紧固件连接，通过上部压板和下部压板将 上部结构、下部结构、左榫块及右榫块压紧密封固定在一起。

进一步的，左榫块和右榫块均采用刚性光敏树脂材料，左榫块和右榫块通过3D打印制 作而成。

进一步的，上部结构上的上部节理面和下部结构上的下部节理面均采用3D打印制作而 成；具体的包括以下步骤：

首先，采用Synfrac软件与MATLAB软件结合，生成具有分形几何特性的粗糙节理面三维 图像；

然后，将生成的粗糙节理面三维图形文件导入Rhinoceros软件生成不同粗糙类型的3D 打印模型；

其次，通过Rhinoceros软件导出可用于3D打印的stl文件；