[发明专利]一种用于可视化实验的变开度可拆卸裂隙装置

权利要求书

1.一种用于可视化实验的变开度可拆卸裂隙装置，其特征在于，包括可视化控制单元、变开度控制单元、边界控制及数据监测单元、粗糙度模拟单元(I)、模型底座(II)及裂隙空间(III)；

所述可视化控制单元包括透明的裂隙上盘(1)和固定模板(2)，用于观察实验过程中裂隙内部物理参量的变化；所述变开度控制单元包含边界密封组件、变开度组件和不透明的裂隙下盘(3)；所述边界控制及数据监测单元包括出入流组件、缓冲腔组件和数据监测组件；所述粗糙度模拟单元(I)包括刚性垫圈；所述刚性垫圈的形状为圆形、四边形或三角形，通过在裂隙内部不同位置设置不同数量的所述刚性垫圈，模拟裂隙通道的粗糙度；所述裂隙上盘(1)下表面设置有闭环凹槽(1-1)；所述闭环凹槽(1-1)的截面形状为倒三角形、四边形或半圆形；所述裂隙上盘(1)下表面两端设置有缓冲槽(1-3)，所述缓冲槽(1-3)的截面形状为四边形；所述边界密封组件包括密封条(4)和密封胶；所述变开度组件包括刚性垫片(5-1)；所述裂隙上盘(1)周边一圈设置若干直通孔(1-2)，所述固定模板(2)周边一圈设置若干螺栓沉槽(2-1)，所述裂隙下盘(3)周边一圈设置若干螺纹孔(3-1)，所述刚性垫片(5-1)周边一圈设置若干开孔(5-2)，所述螺纹孔(3-1)与所述开孔(5-2)、所述直通孔(1-2)、所述螺栓沉槽(2-1)的孔位一一对应，通过螺栓将所述裂隙下盘(3)、所述刚性垫片(5-1)、所述裂隙上盘(1)和所述固定模板(2)连接；所述裂隙下盘(3)上表面两端设置有缓冲槽(3-4)，两端分别设置有若干贯通的出入流口(3-2)，用于连接出入流组件，所述裂隙下盘(3)沿长度方向还设置有若干贯通的传感器连接口(3-3)，用于连接数据监测组件；所述出入流组件通过更换不同大小的连接接头，与所述出入流口(3-2)连接，实现与外界出入流装置组合，开展实验；所述缓冲腔组件包括缓冲腔(6-1)和水流缓冲组件(6-2)，用于实现水流重分布，使水流均匀地流入与流出裂隙模型；所述缓冲腔(6-1)由裂隙上盘的缓冲槽(1-3)和裂隙下盘的缓冲槽(3-4)共同组成，所述缓冲腔(6-1)包括入流缓冲腔和出流缓冲腔；所述水流缓冲组件(6-2)为多孔材料；

所述闭环凹槽(1-1)的闭环范围大于所述缓冲腔组件和所述裂隙空间(III)所围合的区域；所述闭环凹槽(1-1)填充所述密封条(4)后，在闭环接口处用所述密封胶进行粘结，形成具有一定弹性的闭环边界；利用所述密封条的自密封特性和所述刚性垫片的高强度特点，通过螺栓拧紧连接后可构造成裂隙空间(III)，从而保证裂隙空间(III)的边界在高应力、高水压力作用下的密封性能及装置整体强度；通过更换不同厚度的刚性垫片(5-1)，方便准确地改变所述裂隙空间(III)的裂隙开度大小，保证裂隙各处都增大相同的距离；

所述固定模板(2)中间掏空，与所述裂隙上盘(1)组合，实现所述裂隙空间(III)的可视化。

2.根据权利要求1所述的用于可视化实验的变开度可拆卸裂隙装置，其特征在于，所述裂隙上盘(1)的材料选自有机玻璃；所述固定模板(2)的材料选自不锈钢、铝材或有机玻璃；所述裂隙下盘(3)的材料选自不锈钢或铝材。

3.根据权利要求1所述的用于可视化实验的变开度可拆卸裂隙装置，其特征在于，所述数据监测组件包括孔隙水压力传感器、高密度电阻率探头，用于监测实验过程中不同剖面位置的水压力或电阻率的变化。

4.根据权利要求1所述的用于可视化实验的变开度可拆卸裂隙装置，其特征在于，所述模型底座(VI)与所述固定模板(2)、所述裂隙下盘(5)通过螺栓连接，用于实现裂隙模型的竖直摆放或水平摆放。