[发明专利]一种用于裂隙网络剪切渗流试验装置及其试验方法

说明书

本发明涉及一种用于裂隙网络剪切渗流试验装置及其试验方法，本装置包括模型边界等压注水装置、模型边界等压出水装置、所述玻璃制裂隙网络模型、宽盖板以及窄盖板，所述各结构连接处均进行封水处理；在玻璃制裂隙网络模型上下方夹设宽盖板和窄盖板，窄盖板设置于玻璃制裂隙网络模型剪切部分，宽盖板设置于窄盖板两侧，宽盖板远离窄盖板的一端与模型边界等压注水装置开口内部中的注水口顶部挡板紧贴，以玻璃制裂隙网络模型长度方向为x轴，宽度方向为y轴建立坐标系，玻璃制裂隙网络模型可沿x轴、y轴方向移动；本发明涉及的装置及方法，实现了裂隙网络剪切渗流室内物理模型试验，且具有低成本、操作简单等优点。

技术领域

本发明属于流体力学、岩石力学技术领域，具体涉及一种用于裂隙网络剪切渗流试验装置及其试验方法。

背景技术

在岩土工程中，岩体在地震、开挖等因素的扰动下会发生剪切、错动，使得岩体内部的裂隙网络沿着剪切裂隙发生相对位移。这将为水或其他有害物质的运移提供更复杂的通道，进一步增大了岩体的渗透率并劣化了岩体的物理力学性能。通过实现裂隙网络的剪切渗流室内物理模型试验，可以揭示裂隙网络的剪切渗流机理，并为岩土工程的安全评估提供可靠的依据。

据统计，90%以上的岩体边坡破坏和地下水渗透力有关，60%矿井事故与地下水作用有关，30%-40%的水电工程大坝失事是由渗透作用引起的。因此，本领域迫切需要对裂隙网络的剪切渗流机理进行研究，而实现裂隙网络的剪切渗流物理模型试验是最有效、最重要的一步。开展裂隙网络的剪切渗流物理模型试验的难度主要在于保证所有裂隙开口处的水压力相等以及设计可发生剪切位移的裂隙网络。

申请号为201410140674.1的发明专利提出了一种岩石剪切-渗流耦合试验方法，该方法在具体操作过程中发现存在如下问题：（1）试样在发生剪切破坏时，剪切裂隙和裂隙网络内部裂隙均发生了变形，导致开度以及渗透系数发生了变化，无法单独确定剪切裂隙对试样整体裂隙网络渗流特性的影响；（2）在试验过程中，测点的水压力会不断发生变化，为动水压力，无法模拟现场稳态流动的静水压力。

发明内容

本发明提供一种用于裂隙网络剪切渗流试验装置及其试验方法，既实现了裂隙网络剪切渗流室内物理模型试验，又具有低成本、操作简单等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于裂隙网络剪切渗流试验装置，包括模型边界等压注水装置，所述模型边界等压注水装置剖面呈c字型，其开口朝向试验环境；

包括模型边界等压出水装置，所述模型边界等压出水装置剖面呈c字型，其开口朝向试验环境，且所述模型边界等压出水装置开口朝向与所述模型边界等压注水装置开口朝向相对；

包括玻璃制裂隙网络模型，所述玻璃制裂隙网络模型为两半可拆分模型，两半可拆分模型其中一半可拆分模型远离试验环境外的一侧安装于所述模型边界等压注水装置开口内，另一半可拆分模型远离试验环境外的一侧安装于所述模型边界等压出水装置开口内；

以所述玻璃制裂隙网络模型长度方向为x轴，宽度方向为y轴建立坐标系，两半可拆分模型均可沿x轴、y轴方向移动，其中x轴方向的位移需满足大于0。

作为本发明的进一步优选，还包括宽盖板和窄盖板，所述窄盖板盖设在两半可拆分模型紧邻处的上下方，所述宽盖板紧贴所述窄盖板且沿远离试验环境方向盖设在两半可拆分模型上下方。

作为本发明的进一步优选，还包括注水口、注水口底部挡板、注水口顶部挡板以及注水口静压测试口，所述注水口与所述注水口静压测试口呈一列开设在所述模型边界等压注水装置的上方；所述注水口底部挡板和所述注水口顶部挡板设于所述模型边界等压注水装置开口内部，所述注水口底部挡板位于所述注水口与所述注水口静压测试口的下方，所述注水口顶部挡板位于所述模型边界等压注水装置与所述玻璃制裂隙网络模型接触处顶部。