[发明专利]岩体裂隙网络渗流各向异性测试及可视化系统

说明书

本发明公开了一种岩体裂隙网络渗流各向异性测试及可视化系统，包括三维云台、裂隙网络模块、夹持式接口、渗出水称重系统、渗流可视化系统；裂隙网络模块包括上下层玻璃板以及位于中间层的含裂隙网络的玻璃板，导水管依次穿过三维云台和下侧的下层玻璃板并伸入含裂隙网络玻璃板，因此水流可以沿导水管进入含裂隙网络玻璃板并在裂隙网络中进行渗流，渗流经夹持式接口收集进入渗出水称重系统。利用该系统，可以对任意形态裂隙网络沿不同方向的渗透系数进行定量测定，同时还可以对裂隙网络中不同方向的渗流过程进行可视化研究。该系统很好地解决了渗流试验中的水流泄漏问题，同时具有测试方便，加工简单，成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及网络裂隙介质物理模型试验领域，特别是一种针对岩体中裂隙网络沿不同方向渗透系数的测试系统，以及沿不同方向渗流过程的可视化研究方法。

背景技术

天然岩体中存在大量不连续面/裂隙，这些不连续面的存在为岩体中水或其他有害物质的运移提供了通道，裂隙岩体的渗流特性在岩体工程中发挥着越来越重要的作用。岩体工程中的裂隙一般呈网状，水或有害物质在其中产生渗流的过程中，一般沿不同方向的渗透系数及渗流的过程都是不同的。因此展开流体在岩体裂隙网络中渗透系数的各向异性及沿不同方向渗流过程的可视化研究，对于边坡工程稳定性及地下(储藏)工程的安全评估都具有重要的意义。

申请号为CN201210275148.7的发明专利从理论分析的角度提出了一种基于单孔水流波动方程确定各向异性介质渗透参数的方法，该方法利用裂隙介质水动力学和振荡试验原理，能构得到各向异性岩体介质的渗透系数张量。

申请号为CN201610064275.0的发明专利提出了一种研究不同倾角裂隙岩体的渗透率与其自身孔隙率之间关系的方法，该专利利用类岩石相似材料制作不同倾角的类岩石试样，通过对不同倾角的试样施加围压改变试样孔隙率并对其渗透率进行测试，通过不断改变围压，研究不同倾角试样的渗透率对孔隙率变化的敏感程度。

申请号为CN201610065036.7的发明专利研究了裂隙岩体中裂隙倾角的不同导致的渗透率的变化，该专利以数学分析方法确定裂隙岩体不同方向的渗透率变化率，并对渗透率与倾角的变化率进行标准化处理，得到不同倾角单位倾角变化引起的单位渗透率的变化量。

上述现有技术中对于岩体中水力特性的研究，大多研究的是不同工况下岩体渗透率的大小，或者是岩体渗透率与其他物理参数(比如裂隙倾角和孔隙率)之间的关系。然而作为表征岩体水力特征的渗透系数，沿着裂隙岩体中的不同方向裂隙渗透系数具有很大的差异，表现出明显的方向性，在岩体裂隙网络渗流的过程中对不同方向渗透系数进行研究目前还鲜有报道。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种岩体裂隙网络渗流各向异性测试及可视化系统，可以针对致密岩体裂隙网络中沿不同方向的渗透系数进行定量测试，同时还可以针对裂隙网络中流体沿不同方向的渗流过程进行可视化研究。

技术方案：岩体裂隙网络渗流各向异性测试及可视化系统，包括三维云台、水源、注射泵、裂隙网络模块、夹持式接口、渗出水称重系统、渗流可视化系统；其中，所述裂隙网络模块包括上下层玻璃板以及位于中间层的含裂隙网络的玻璃板，所述上下层玻璃板以及含裂隙网络的玻璃板均为正n边形，n为偶数，含裂隙网络的玻璃板的边长大于等于所述上下层玻璃板的边长；所述三维云台、下层玻璃板和含裂隙网络玻璃板的正中心位置各有一个圆孔，所述上层玻璃板的下表面四周和下层玻璃板的上表面四周设有密封胶；所述裂隙网络模块水平置于所述三维云台上，所述裂隙网络模块的每条边上均连接有夹持式接口，每个夹持式接口均包裹住所述裂隙网络模块的一侧边，所述夹持式接口与裂隙网络模块接触的边缘均设有密封胶，每个夹持式接口的出口均连接渗出水称重系统；通过注射泵连接水源的导水管依次穿过三维云台和下层玻璃板并伸入所述含裂隙网络玻璃板，所述导水管与下层玻璃板之间密封；所述渗流可视化系统设置于所述裂隙网络模块的正上方。