[发明专利]一种裂隙-孔隙双渗透介质优势流模拟装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种裂隙‑孔隙双渗透介质优势流模拟装置及实验方法，属于地质工程技术领域。该模拟装置包括支架，支架上可拆卸连接有透明容器，透明容器的内部填充有裂缝‑空隙双渗透介质实验模型，透明容器的顶部开口，且透明容器的上方设有淋滤装置，透明容器的底部设有液体快速流出口连接有液体收集装置。本发明还公开了上述模拟装置的实验方法以及裂缝‑空隙双渗透介质实验模型的制作方法，本发明的模拟装置能突出和增强优势渗流实验效果，通过将制作好的裂缝‑空隙双渗透介质实验模型置于透明容器中，实现实验过程的可视化，随时观察优势流的形成；本发明在材料制作、实验过程显现及结果分析均实现模具化和信息化，降低对实验室的要求。

技术领域

本发明涉及地质工程技术领域，具体涉及一种裂隙-孔隙双渗透介质优势流模拟装置及实验方法。

背景技术

对于具有裂隙-孔隙双渗透性质的岩土介质，其优势渗流模拟实验研究是地质工程、地下水科学、岩土工程、石油工程等领域的重要手段。

裂隙-孔隙双渗透岩土介质由于其孔隙的差异性，使其容易导致优势流的形成，其对岩土体地质灾害、土壤盐渍化、包气带渗流及冻土带形成等地质环境灾害问题研究具有重要意义。

而将具有复杂裂隙网络的介质优势渗流透明化和可视化则是上述领域的主要技术难点；以往对于优势流的实验技术野外采用试坑法，室内则采用土柱法结合X射线(或CT)扫描成像等技术。但它们都存在一定的缺陷，如试坑法只能观察一个剖面的优势流现象且实验周期长，而室内的土柱法试样制作繁杂且试验成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种裂隙-孔隙双渗透介质优势流模拟装置及实验方法。

本发明提供了一种裂隙-孔隙双渗透介质优势流模拟装置，包括支架，所述支架上可拆卸连接有透明容器，所述透明容器的内部填充有裂缝-空隙双渗透介质实验模型，所述透明容器的顶部开口，且透明容器的上方设有用于给裂缝-空隙双渗透介质实验模型喷淋液体的淋滤装置，所述透明容器的底部设有至少一个液体快速流出口，液体快速流出口连接有液体收集装置。

较佳地，该装置还包括有背投光源和影像信息记录单元，所述背投光源设在透明容器的背面，影像信息记录单元设在透明容器的前方。

较佳地，淋滤装置包括喷淋头，所述喷淋头设在透明容器的上方，喷淋头固定在用于使喷淋头在裂缝-空隙双渗透介质实验模型上方往复移动的电动推杆上，所述支架上设有用于支撑电动推杆的支撑件，所述喷淋头还通过导水管连接有供水装置，所述电动推杆与电源电连接。

较佳地，背投光源为LED灯。

较佳地，影像信息记录单元为工业摄像头。

较佳地，裂隙-孔隙双渗透介质优势流模拟实验方法，包括以下步骤：

S1、获得真实裂缝的分布情况，通过冷冻法生成模拟裂缝网络的裂缝-空隙双渗透介质实验模型，通过PCAS统计获得裂隙率及分形分维数信息；

S2、在透明容器中装入裂缝-空隙双渗透介质实验模型，再应用PCAS获得孔隙参数信息；

S3、通过淋滤装置将含有示踪物质的液体喷淋在裂缝-空隙双渗透介质实验模型上；通过示踪物质显示优势渗流踪迹，采用背投光源增强显影效果，拍摄记录优势渗流影像信息；

S4、通过影像信息分析获得优势渗流过程并与理论计算结果相比较，得出实验结果。

较佳地，冷冻法模拟生成模拟裂缝网络的裂缝-空隙双渗透介质实验模型的方法包括以下步骤：

S101、对真实裂隙进行制模，获得反应真实裂隙的展布状况的裂隙模型；

S102、裂隙模型置于容器内加水并冷冻制作出该裂隙模型的冰块反模，并将裂隙模型与冰块反模分离；