專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)。適用于水利水電。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的騰飛，大型抽水蓄能電站不斷發(fā)展，促成高壓、大口徑岔管和水工隧道的大量興建。而這種大PD值的水工隧道，尤其是岔管，從經(jīng)濟(jì)和施工等幾方面來(lái)看，均希望采用技術(shù)先進(jìn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的。作為該種水工建造物的建筑條件是其所在圍巖必須具有足夠高的防止水力劈裂和長(zhǎng)期高壓水作用下的低滲水能力。而回答這兩方面問(wèn)題的最好辦法是通過(guò)合適的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
而之前，國(guó)內(nèi)未曾有過(guò)這種試驗(yàn)，國(guó)際上也無(wú)完全可套用的方法。為此，需要摸索出能解決這一技術(shù)關(guān)鍵的試驗(yàn)工藝和技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一套完整的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，獲取水工建筑物所在圍巖在高壓水作用下的透水性、水力坡降以及臨界壓力等數(shù)據(jù)，為建筑技術(shù)先進(jìn)、施工方便和造價(jià)較低的鋼筋混凝土岔管的方案決策提供可靠的依據(jù)。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)包括一級(jí)水池、二級(jí)蓄水池，二者之間由低壓輸水管連通，二級(jí)蓄水池通過(guò)高壓泵進(jìn)水管經(jīng)一組高壓水泵和單向閥與高壓泵出水管連接，二級(jí)蓄水池與高壓泵出水管之間還接有回水管，高壓泵出水管的另一頭通過(guò)接頭分別與大流量進(jìn)水閥及大流量計(jì)和小流量進(jìn)水閥及小流量計(jì)連接，兩流量計(jì)的出口經(jīng)壓力表匯入進(jìn)孔軟管，進(jìn)孔軟管的端部為高壓水管，高壓水管上裝有油壓封隔器，油壓封隔器同時(shí)與油壓表和高壓油泵相連接；孔隙壓力計(jì)埋設(shè)在接受試驗(yàn)的巖體中。
所述高壓水泵為多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的活塞式高壓水泵。
所述油壓封隔器中間為通試驗(yàn)用的高壓水管，四周為可充油的膠囊。
所述孔隙壓力計(jì)一孔中埋設(shè)多只。
孔隙壓力計(jì)埋設(shè)在巖體鉆出孔的砂段中，砂段的兩端由水泥砂漿封隔，水泥砂漿中摻有適量的特密斯(TMS)外加劑。
本實(shí)用新型的有益效果是本發(fā)明提供了獲取現(xiàn)場(chǎng)巖體在高壓水作用下的水力力學(xué)特性的方法和手段，為決策可否建筑技術(shù)先進(jìn)、施工方便、造價(jià)較底的鋼筋混凝土岔管和高壓水工隧道等提供依據(jù)。豐富和發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)水工建筑的建設(shè)有較大的促進(jìn)作用，同時(shí)又具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本實(shí)用新型測(cè)試設(shè)備的系統(tǒng)布置圖。
圖2是本實(shí)用新型孔隙壓力計(jì)的埋設(shè)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，在現(xiàn)場(chǎng)典型區(qū)域，按一定要求施鉆試驗(yàn)孔，通過(guò)適當(dāng)設(shè)備隔出試驗(yàn)段，同時(shí)布置好現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，包括一級(jí)水池1、二級(jí)蓄水池3，二者之間由低壓輸水管2連通，二級(jí)蓄水池通過(guò)高壓泵進(jìn)水管4經(jīng)一組高壓水泵5和單向閥6與高壓泵出水管7連接，二級(jí)蓄水池3與高壓泵出水管7之間還接有回水管8，高壓泵出水管的另一頭通過(guò)接頭分別與大流量進(jìn)水閥9及大流量計(jì)11和小流量進(jìn)水閥10及小流量計(jì)12連接，兩流量計(jì)的出口經(jīng)壓力表13匯入進(jìn)孔軟管14，進(jìn)孔軟管的端部為高壓水管16，高壓水管上裝有油壓封隔器15，油壓封隔器同時(shí)與油壓表17和高壓油泵18相連接。
本實(shí)用新型根據(jù)高壓岔管或隧道的運(yùn)行壓力，選用多臺(tái)活塞式高壓水泵5，采用并聯(lián)運(yùn)行方式，往試驗(yàn)孔段施加滿足相應(yīng)壓力要求的壓力水。
由于試驗(yàn)是在一定口徑的孔中分段進(jìn)行的，為此，必須將試驗(yàn)段分隔起來(lái)。本例采用油壓封隔器15，中間為通試驗(yàn)用高壓水管16，四周為可充油的膠囊，該膠囊充油后與孔壁緊密接觸，一方面可止水，防止壓力水通過(guò)封隔器與試驗(yàn)孔之間的接觸面滲透，另一方面通過(guò)向孔壁施加一定的壓力，可產(chǎn)生摩擦力，預(yù)防封隔器在試驗(yàn)時(shí)因壓力水的外推而向孔口移動(dòng)。
為測(cè)定試驗(yàn)過(guò)程中巖體中的滲水壓力，必須在巖體中埋設(shè)孔隙壓力計(jì)19。為減少造孔工作量，往往在一孔中埋設(shè)多只，這就提出了如何埋設(shè)方可防止由于同孔中多只孔壓計(jì)竄孔問(wèn)題。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，孔隙壓力計(jì)19埋設(shè)在巖體鉆出孔的砂段21中，砂段的兩端為水泥砂漿20，砂漿中摻適量的適量的特密斯(TMS)外加劑，這樣就較好地解決了這問(wèn)題。各試驗(yàn)孔中的孔隙壓力計(jì)19用頻率計(jì)22串聯(lián)。
系統(tǒng)按一定要求由高壓水泵對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行循環(huán)加壓，同時(shí)經(jīng)布置好的測(cè)試儀表測(cè)量試驗(yàn)孔段的水壓力、滲水量、巖體中的孔隙水壓力、被動(dòng)孔出水量及其所帶固體顆粒情況等數(shù)據(jù)的第一手資料。通過(guò)分析所得資料，對(duì)巖體的滲透性、臨界水力坡降和初始地應(yīng)力等作出評(píng)價(jià)，為高壓岔管和隧道的方案決策提供依據(jù)。
加壓方式可根據(jù)不同目的，分為實(shí)施快、中、慢三種加荷方式，即每級(jí)荷載的維持時(shí)間分別為5分鐘、2小時(shí)和6～8小時(shí)。試驗(yàn)表明，中慢速的試驗(yàn)結(jié)果基本相同；根據(jù)試驗(yàn)所得壓力和滲水量之間關(guān)系曲線，將巖體在高壓水作用下的滲透性劃分為兩種，一為對(duì)應(yīng)于巖體完整性好的且試驗(yàn)前無(wú)過(guò)水通道的，該種巖體的滲水情況是，存在一臨界壓力，水壓力小于該臨界壓力時(shí)，滲水量很小，而一旦壓力超過(guò)該臨界值，滲水量急劇增大，我們認(rèn)為，該臨界壓力與初始地應(yīng)力相當(dāng)。另一種為巖體中存在過(guò)水通道的，滲水量隨壓力的增長(zhǎng)無(wú)明顯的突變。
權(quán)利要求1.一種現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括一級(jí)水池(1)、二級(jí)蓄水池(3)，二者之間由低壓輸水管(2)連通，二級(jí)蓄水池通過(guò)高壓泵進(jìn)水管(4)經(jīng)一組高壓水泵(5)和單向閥(6)與高壓泵出水管(7)連接，二級(jí)蓄水池(3)與高壓泵出水管(7)之間還接有回水管(8)，高壓泵出水管的另一頭通過(guò)接頭分別與大流量進(jìn)水閥(9)及大流量計(jì)(11)和小流量進(jìn)水閥(10)及小流量計(jì)(12)連接，兩流量計(jì)的出口經(jīng)壓力表(13)匯入進(jìn)孔軟管(14)，進(jìn)孔軟管的端部為高壓水管(16)，高壓水管上裝有油壓封隔器(15)，油壓封隔器同時(shí)與油壓表(17)和高壓油泵(18)相連接；孔隙壓力計(jì)(19)埋設(shè)在接受試驗(yàn)的巖體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述高壓水泵(5)為多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的活塞式高壓水泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述油壓封隔器(15)中間為通試驗(yàn)用的高壓水管(16)，四周為可充油的膠囊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述孔隙壓力計(jì)(19)一孔中埋設(shè)多只。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述孔隙壓力計(jì)(19)一孔中埋設(shè)多只。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于孔隙壓力計(jì)(19)埋設(shè)在巖體鉆出孔的砂段(21)中，砂段的兩端由水泥砂漿(20)封隔，水泥砂漿中摻有適量的特密斯(TMS)外加劑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一套完整的現(xiàn)場(chǎng)高壓滲透試驗(yàn)系統(tǒng)，獲取水工建筑物所在圍巖在高壓水作用下的透水性、水力坡降以及臨界壓力等數(shù)據(jù)。解決該問(wèn)題的技術(shù)方案是包括一、二級(jí)蓄水池，由低壓輸水管連通，二級(jí)蓄水池通過(guò)高壓泵進(jìn)水管經(jīng)一組高壓水泵和單向閥與高壓泵出水管連接，二級(jí)蓄水池與高壓泵出水管之間還接有回水管，高壓泵出水管的另一頭通過(guò)接頭分別與大流量進(jìn)水閥及大流量計(jì)和小流量進(jìn)水閥及小流量計(jì)連接，兩流量計(jì)的出口經(jīng)壓力表匯入進(jìn)孔軟管，進(jìn)孔軟管的端部為高壓水管，高壓水管上裝有油壓封隔器，封隔器同時(shí)與油壓表和高壓油泵相連接；孔隙壓力計(jì)埋設(shè)在巖體中。本實(shí)用新型可用于水利水電。
文檔編號(hào)G01N33/24GK2754086SQ200420090829
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者劉世明, 張義林, 陳鼎, 肖貢元, 文洪, 張克釗 申請(qǐng)人:國(guó)家電力公司華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院