[发明专利]一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验装置及方法，其中试验装置包括框架、裂隙岩体、液体加载装置和压力加载装置，裂隙岩体设于框架内部，裂隙岩体的六面均与框架连接，压力加载装置的一端与框架连接，另一端依次连接有加压板、加压壳和加载板，加载板与裂隙岩体接触，加压板与压力加载装置之间设置有压力传感器，加载板上均匀地设有多个通孔，加压壳上可拆卸地连接有与多个通孔对应的加压水管，加压水管与液体加载装置连通，裂隙岩体侧壁上的加压壳上均具有排液口。本发明的有益效果是通过在裂隙岩体不同的方向进行加载压力和施加水压，读取裂隙岩体各个面所渗透的液体量，分析裂隙岩体在各个方向上的渗透特性。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，更具体的说是涉及一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验装置及方法。

背景技术

目前，在水利水电、交通、矿山以及核废料处理等各类地下工程中，岩体透水率的确定是一项不可缺少的勘测内容，天然岩体中存在大量三维空间分布的裂隙，这些裂隙相互交汇形成的裂隙网络是地下水主要流通通道，由于天然岩体裂隙几何形状的复杂性以及裂隙表面的粗糙性，流体一般沿着渗透系数较大阻力较小的弯曲路径流动，形成沟槽流现象，这种流体不均匀流动在裂隙岩体渗流中是一个普遍现象，因此，研究揭示岩体三维裂隙网络渗流机理对地下能源开发与利用具有重要意义。

现有技术中的试验装置，在渗透系数的测定过程中，实验室中所用到的试验基体是圆柱形岩石，在测量过程中也无外界应力，并且只能测量试验基体单一方向上的渗透系数，但是，自然状态下的天然裂隙岩体所处的应力状态一般是各向不等压状态，可见，现有实验装置不能真实地模拟自然状态下岩石的渗透系数，存在较大的实验误差。

因此，如何提供一种能够实现从各个方向为试验基体提供压力，同时能够测量三维裂隙网络渗流的试验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了解决现有技术中只能单个方向施加压力，且只能单方向地对裂隙岩体的三维裂隙网络渗流特性进行分析。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验装置，包括：框架、裂隙岩体、液体加载装置和压力加载装置，所述裂隙岩体为长方体结构，所述裂隙岩体设于所述框架内部，所述裂隙岩体的六面均与所述框架连接，所述压力加载装置的一端与所述框架连接，另一端依次连接有加压板、加压壳和加载板，所述加载板与所述裂隙岩体接触，所述加压板与所述压力加载装置之间设置有压力传感器，所述加载板上均匀地设有多个通孔，所述加压壳上可拆卸地连接有与多个所述通孔对应的加压水管，所述加压水管与所述液体加载装置连通，所述裂隙岩体侧壁上的所述加压壳上均具有排液口。

进一步地，管通过管路连接，管路上设置有压力表和阀门，所述空气压缩机与所述恒压水箱连接，用于给所述恒压水箱中的液体加压。

进一步地，所述加载板为透明材质，且所述加载板的侧壁上设有用于量取所述通孔内液体体积的刻度。

进一步地，所述加载板的两侧均设置有用于连接密封的回形密封圈。

进一步地，所述加压板的边缘设有用于与所述加压壳卡接的凸台。

进一步地，所述压力加载装置为千斤顶、油缸或气缸。

另一方面，本发明还提供了一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验方法，该试验方法使用上述所述的一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验装置，具体包括如下步骤：

S1.将裂隙岩体加载在试验装置上；

S2.在X、Y、Z任意一个方向或多个方向通过压力加载装置加载压力；

S3.在裂隙岩体的任意一个面或多个面通过液体加载装置施加水压；