[发明专利]一种裂隙岩体渗透系数演化测试装置及试验方法

说明书

本发明提供一种裂隙岩体渗透系数演化测试装置及试验方法，包括岩芯夹持器以及设置于岩芯夹持器上方的注水箱、设置于岩芯夹持器下方的储水箱，所述岩芯夹持器中部具有置放夹持岩芯式样的置物腔，所述注水箱下部具有与置物腔联通的进水口，所述储水箱上部具有与置物腔联通的入水口，所述储水箱的下方设置有伸入储水箱的加压杆，所述加压杆由驱动装置驱动上下运行以施压作用于岩芯试样，所述岩芯夹持器置物腔内表面还具有加压垫层，所述加压垫层内设置有加压空腔，所述加压空腔与用于输入液压油的液压管路联通，所述液压管路上设置有油泵。本发明结构利用该仪器测试单裂隙岩体在剪切‑渗流耦合作用下变形破坏演变过程中渗透系数变化特征，获取其全过程变化特征。并且，在试验仪器的维护方面能够做到反复使用，零部件能够方便安装拆卸、更新替换等。

技术领域

本发明涉及一种裂隙岩体渗透系数演化测试装置及试验方法。

背景技术

裂隙岩体赋存于地质环境之中，经常会受到应力与渗流的耦合作用，其作用结果可能导致裂隙岩体沿原有裂隙滑动破坏，或者产生新的裂隙、形成新的地下水流场，使得裂隙岩体发生整体性破坏，从而产生岩体灾害。边坡工程、地下工程等经常由裂隙岩体构成，房屋、大坝等建构筑物经常以裂隙岩体作为持力层。这些工程建设成败的关键往往在于准确认识剪切-渗流耦合作用下裂隙岩体变形破坏过程及机理。其中，裂隙岩体渗透系数的演化过程是其变形破坏过程的一个关键表征量。因此，测定裂隙岩体渗透系数的试验装置是尤为重要的。

目前，剪切-渗流耦合作用下裂隙岩体渗透系数的测试装置主要基于剪切盒开展，该装置能测试单裂隙岩体在剪切-渗流耦合作用下的裂隙渗透系数随剪切位移的变化。但是，大量的试验案例已经表明，基于剪切盒的测试装置有以下弊端：（1）能承受的剪切位移较小，一般不超过20mm，若剪切位移超过此值，极易导致剪切盒两侧错断漏水。（2）能承受的水压力值较小，一般不超过1MPa，若剪切位移超过此值，也极易使剪切盒两侧漏水和毁坏。（3）由于剪切盒限制了水流只能在既有裂隙中流动，故无法测试剪切过程新生裂隙对裂隙岩体渗透系数的影响，即无法测试剪切-渗流耦合作用下裂隙岩体变形破坏全过程中的渗透系数。（4）无法测试孔隙水-裂隙水协同作用下裂隙岩体受剪切时的渗透特征及变形破坏特征。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的剪切-渗流耦合作用下裂隙岩体渗透系数的测试装置主要基于剪切盒开展，该装置存在承受的剪切位移及压力值较小且无法测试孔隙水-裂隙水协同作用下裂隙岩体受剪切时的渗透特征及变形破坏特征。

本发明的具体实施方案是：一种裂隙岩体渗透系数演化测试装置，包括岩芯夹持器以及设置于岩芯夹持器上方的注水箱、设置于岩芯夹持器下方的储水箱，所述岩芯夹持器中部具有置放夹持岩芯试样的置物腔，所述注水箱下部具有与置物腔联通的进水口，所述储水箱上部具有与置物腔联通的入水口，所述储水箱的下方设置有伸入储水箱的加压杆，所述加压杆由驱动装置驱动上下运行以施压作用于岩芯试样，所述岩芯夹持器置物腔内表面还具有加压垫层，所述加压垫层内设置有加压空腔，所述加压空腔与用于输入液压油的液压管路联通，所述液压管路上设置有油泵。

进一步的，所述岩芯夹持器与注水箱之间还设置有上堵头，所述上堵头中部具有联通置物腔与注水腔内部的液体流动通道，所述液体流动通道的下部位于液体流动通道旁侧具有弓形槽口以给剪切作用下局部岩芯试样位移预留一定的空间。

进一步的，所述岩芯夹持器与储水箱之间还设置有下堵头，所述下堵头中具有两条联通置物腔与储水腔的联通通道，其中一条联通通道截面面积大于加压杆截面积，以保证加压杆穿过下堵头伸入置物腔下部，另一条联通通道截面面积较小，用于传导渗过岩芯试样的液体至储水箱中。

进一步的，所述上堵头下端面、下堵头上端面及加压杆顶部固定有高渗透性垫块。

进一步的，所述注水箱侧部设置有注水口及排水口，所述储水箱侧部设置有泄水口，所述储水腔旁侧具有液位计。