一種巖石裂隙的制取和滲流裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工程地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種巖石裂隙的制取和滲流裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]裂隙巖體是水利水電工程、采礦工程、鐵路和公路建設(shè)工程、土木建設(shè)工程、石油工程、海洋勘探與開發(fā)工程等各種工程中經(jīng)常遇到的復(fù)雜介質(zhì)，巖石裂隙的滲流規(guī)律始終是巖石力學(xué)工作者研究的前沿與熱門課題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)通過劈裂試驗或人工割縫使巖石試件產(chǎn)生貫通裂隙，但是現(xiàn)有技術(shù)的制取巖石裂隙與原生裂隙存在諸多差異，如劈裂試驗產(chǎn)生兩個巖塊，將兩個巖塊合攏，從而形成巖石裂隙，通過劈裂試驗獲取的巖石裂隙面是平滑干凈的，不含巖石碎肩，因此這種方法獲取的巖石裂隙與真實的巖石裂隙之間存在較大的差異。其次通過人工割縫的方法制取的巖石裂隙過于理想，無法模擬巖石裂隙的復(fù)雜性。對于巖石裂隙的滲流裝置，現(xiàn)有技術(shù)針對的是現(xiàn)成既有的巖石裂隙滲流裝置，對巖石裂隙形成的全過程中的滲流裝置和試驗方法尚未見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種可以獲得包含巖石碎肩的巖石裂隙的巖石裂隙的制取和滲流裝置。
[0005]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種巖石裂隙的制取和滲流裝置，包括弧形壓頭系統(tǒng)、試件系統(tǒng)、加載系統(tǒng)，所述加載系統(tǒng)包括反力架、加載油缸、移動橫梁，所述移動橫梁橫向設(shè)置在反力架內(nèi)并可緊貼反力架內(nèi)壁滑動，所述加載油缸固定在反力架的頂部，加載油缸與移動橫梁上端相連，所述弧形壓頭系統(tǒng)包括第一弧形壓頭和第二弧形壓頭，第一弧形壓頭固定在移動橫梁下端，第二弧形壓頭固定在反力架的底部，且第一弧形壓頭與第二弧形壓頭的弧形面相對設(shè)置，所述試件系統(tǒng)包括巖石試件和熱塑管，所述巖石試件橫向夾置于第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間，巖石試件外包裹有熱塑管。
[0006]上述巖石裂隙的制取和滲流裝置中，所述第一弧形壓頭與移動橫梁之間設(shè)有壓力傳感器。
[0007]上述巖石裂隙的制取和滲流裝置中，所述第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間設(shè)有位移傳感器。
[0008]上述巖石裂隙的制取和滲流裝置中，所述巖石試件為圓柱體試件，熱塑管的一端與巖石試件的一端平齊，熱塑管的另一端伸出巖石試件另一端的端面。
[0009]上述巖石裂隙的制取和滲流裝置還包括流量測量系統(tǒng)，流量測量系統(tǒng)包括量杯和電子天平，所述量杯置于電子天平上且正對巖石試件與熱塑管的平齊端，熱塑管伸出巖石試件的空間內(nèi)填充水體。
[0010]本實用新型的有益效果在于:
[0011]1、本實用新型的裝置設(shè)有第一弧形壓頭與第二弧形壓頭，第一弧形壓頭與第二弧形壓頭的弧形面相對設(shè)置，巖石試件夾置于第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間，采用弧形接觸的方式來制取巖石裂隙，使得加載弧面與試件側(cè)面緊密貼合，制取的裂隙更貼近真是裂隙。
[0012]2、本實用新型的裝置在巖石試件外包裹有熱塑管，可避免巖石碎肩的流失，獲得包含巖石碎肩的巖石裂隙，獲得的巖石裂隙與真實巖石裂隙更加接近。
[0013]3、本發(fā)明采用水體充填熱塑管伸出巖石試件的空間，測量巖石裂隙形成的全過程中的水流量的變化，從而獲得巖石裂隙形成全過程中的滲流特性，填補了現(xiàn)有技術(shù)的空白。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1中第一弧形壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為圖1中熱塑管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本實用新型進行滲流試驗時的裝置放置示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0019]如圖1-圖3所示，一種巖石裂隙的制取和滲流裝置，包括弧形壓頭系統(tǒng)、試件系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和流量測量系統(tǒng)，所述加載系統(tǒng)包括反力架1、加載油缸2、移動橫梁3，所述移動橫梁3橫向設(shè)置在反力架I內(nèi)并可緊貼反力架I內(nèi)壁滑動，所述加載油缸2固定在反力架I的頂部，加載油缸2與移動橫梁3上端相連，通過控制器控制加載油缸2的行程，所述弧形壓頭系統(tǒng)包括第一弧形壓頭4和第二弧形壓頭5，第一弧形壓頭4用螺栓固定在移動橫梁3下端，第一弧形壓頭4與移動橫梁3之間設(shè)有壓力傳感器8，第二弧形壓頭5用螺栓固定在反力架I的底部，且第一弧形壓頭4與第二弧形壓頭5的弧形面9相對設(shè)置，第一弧形壓頭4與第二弧形壓頭5之間設(shè)有位移傳感器10，所述試件系統(tǒng)包括圓柱體的巖石試件6和熱塑管7，所述巖石試件6橫向夾置于第一弧形壓頭4與第二弧形壓頭5之間，巖石試件6外包裹有熱塑管7，熱塑管7的一端與巖石試件6的一端平齊，熱塑管7的另一端伸出巖石試件6另一端的端面，在熱塑管7伸出巖石試件6的空間內(nèi)充填水體11，所述流量測量系統(tǒng)包括量杯12和電子天平13，所述量杯12置于電子天平13上且正對巖石試件6與熱塑管7的平齊端。
[0020]一種巖石裂隙滲流特性的試驗方法:包括以下步驟:
[0021 ] (I)用長度為250mm熱塑管7包裹在直徑為50mm,高度為I OOmm的圓柱體巖石試件6的側(cè)面，熱塑管7的下端與巖石試件6的底部齊平，熱塑管7的上端伸出巖石試件6的上表面，在熱塑管7伸出巖石試件6的空間內(nèi)插入與巖石試件6直徑相同的木棍15;
[0022](2)用熱風槍對熱塑管7均勻加熱，熱塑管7包裹巖石試件6的部位進行均勻加熱，確保熱塑管7受熱均勻收縮，并緊貼在巖石試件6的側(cè)面，熱塑管7包裹木棍15的部位進行輕微加熱，以保證熱塑管7受熱收縮接觸木棍15側(cè)面;待熱塑管7冷卻后將木棍15取出，以確保熱塑管7包裹巖石試件6部位的口徑與外露的未包裹巖石試件6部位的口徑一致；
[0023](3)將弧形壓頭系統(tǒng)與加載系統(tǒng)連接好，然后將反力架I倒置，將包裹有熱塑管7的巖石試件6豎向放置于一墊塊上，并置于第一弧形壓頭4、第二弧形壓頭5的弧形面中間，其中熱塑管7伸出巖石試件6的一端朝上，用水體11充填熱塑管7伸出巖石試件6的空間；
[0024](4)用0.05mm/s的加載速率，加載油缸2對移動橫梁3進行加載，移動橫梁3帶動第一弧形壓頭4向第二弧形壓頭5運動，當?shù)谝换⌒螇侯^4、第二弧形壓頭5與熱塑管7之間的接觸壓力達到5.0 N，停止加載，將巖石試件6下的墊塊拿掉，在巖石試件6的底部下方放置量杯12和電子天平13，量杯12置于電子天平13上;將加載方式改為力控，加載速率設(shè)置為2N/s，重新加載;在加載過程中記錄壓力傳感器8和位移傳感器10所記錄的數(shù)據(jù)，并做出壓力-位移曲線，當壓力-位移曲線產(chǎn)生跌落時，馬上停止試驗，此時巖石裂隙14從巖石試件6的中部產(chǎn)生，巖石裂隙被包裹在熱塑管7內(nèi)，其巖石碎肩也包含在巖石裂隙14內(nèi)；
[0025](5)產(chǎn)生裂隙后，在加載過程中，巖石試件6的下方的量杯12收集通過巖石裂隙的水體11，用電子天平13記錄水體11重量的變化規(guī)律，從而計算出水的流量，獲得巖石裂隙形成過程中的滲流特性。
【主權(quán)項】
1.一種巖石裂隙的制取和滲流裝置，其特征在于:包括弧形壓頭系統(tǒng)、試件系統(tǒng)、加載系統(tǒng)，所述加載系統(tǒng)包括反力架、加載油缸、移動橫梁，所述移動橫梁橫向設(shè)置在反力架內(nèi)并可緊貼反力架內(nèi)壁滑動，所述加載油缸固定在反力架的頂部，加載油缸與移動橫梁上端相連，所述弧形壓頭系統(tǒng)包括第一弧形壓頭和第二弧形壓頭，第一弧形壓頭固定在移動橫梁下端，第二弧形壓頭固定在反力架的底部，且第一弧形壓頭與第二弧形壓頭的弧形面相對設(shè)置，所述試件系統(tǒng)包括巖石試件和熱塑管，所述巖石試件橫向夾置于第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間，巖石試件外包裹有熱塑管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石裂隙的制取和滲流裝置，其特征在于:所述第一弧形壓頭與移動橫梁之間設(shè)有壓力傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖石裂隙的制取和滲流裝置，其特征在于:所述第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間設(shè)有位移傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖石裂隙的制取和滲流裝置，其特征在于:所述巖石試件為圓柱體試件，熱塑管的一端與巖石試件的一端平齊，熱塑管的另一端伸出巖石試件另一端的端面。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的巖石裂隙的制取和滲流裝置，其特征在于:還包括流量測量系統(tǒng)，流量測量系統(tǒng)包括量杯和電子天平，所述量杯置于電子天平上且正對巖石試件與熱塑管的平齊端，熱塑管伸出巖石試件的空間內(nèi)填充水體。
【專利摘要】本實用新型公開了一種巖石裂隙的制取和滲流裝置，包括弧形壓頭系統(tǒng)、試件系統(tǒng)、加載系統(tǒng)，加載系統(tǒng)包括反力架、加載油缸、移動橫梁，移動橫梁設(shè)置在反力架內(nèi)，加載油缸固定在反力架頂部，加載油缸與移動橫梁相連，弧形壓頭系統(tǒng)包括第一弧形壓頭和第二弧形壓頭，第一弧形壓頭固定在移動橫梁下端，第二弧形壓頭固定在反力架底部，試件系統(tǒng)包括巖石試件和熱塑管，巖石試件夾置于第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間，巖石試件外包裹有熱塑管。本實用新型的裝置中巖石試件夾置于第一弧形壓頭與第二弧形壓頭之間，采用弧形接觸的方式來制取巖石裂隙，使得加載弧面與試件側(cè)面緊密貼合，制取的裂隙更貼近真是裂隙。
【IPC分類】G01N1/28, G01N15/08
【公開號】CN205209936
【申請?zhí)枴緾N201521062678
【發(fā)明人】趙延林, 羅世林, 萬文, 唐勁舟
【申請人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月20日