[发明专利]一种岩石裂隙剪切渗流试验装置及其试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是岩石力学试验技术领域，具体涉及一种岩石裂隙剪切渗流试验装置及其试验方法。

背景技术

在岩体工程中，地下水是影响岩体工程稳定的重要因素之一，岩体由岩块和裂隙组成，裂隙是导水的主要通道，由于岩块比较坚硬，大部分法向和切向位移发生于岩石裂隙，因此应力对裂隙岩体的渗透性有着重要影响。国内外学者在法向载荷和切向载荷对岩石裂隙渗透性影响方面的研究取得了一定的进展，主要采用室内试验和数值模拟两种方法。

目前剪切渗流试验多采用直线流方法，将试样裂隙两侧用橡皮囊封住，从另外两侧进水和出水。这种方式有以下缺点：①要求侧向橡皮囊有较大弹性，在剪切过程中既不能破裂漏水，又不能产生过大的剪切力；②需要对橡皮囊施加较大载荷使其与岩样紧密接触，当载荷较低时，可能密封不好产生侧向漏水，当载荷较大时，试样上下岩块产生相对剪切位移时，可能破坏橡皮囊。而辐射流试验不需要裂隙两个侧面的密封，只要从孔心进水，从裂隙出水，就可以实现单裂隙岩石辐射流试验，但是同时实现岩石裂隙剪切和渗流时，岩石裂隙的进水和出水还没有成熟的办法。

因此，对影响岩石裂隙指标的因素进行分析以及对如何减少预测指标误差进行研究改进具有十分重要的意义，基于此，设计一种岩石裂隙剪切渗流试验装置及其试验方法尤为必要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种岩石裂隙剪切渗流试验装置及其试验方法，在研究剪切渗流对岩石裂隙面中提供了准确的试验参数，在工程研究中比较接近，能更加准确地测定剪切渗流对岩石裂隙面影响，更有利于分析岩石裂隙影响指标，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种岩石裂隙剪切渗流试验装置，包括上剪切盒、下剪切盒、上剪切环、下剪切缸组成，上剪切盒、下剪切盒构成剪切系统，下剪切盒内安装有下剪切缸，下剪切缸侧边设置有下剪切缸外环，下剪切缸外侧设置有下剪切缸进水口，下剪切缸进水口依次通过竖直方向进水口、水平方向进水口连通至位于下剪切缸底座上的下剪切盒底座小孔，上剪切盒内设置有上剪切环，上剪切盒与下剪切盒之间引出有出水口。

作为优选，所述的试验装置还包括有加载控制系统、测量系统、流体源加载系统，其中，所述的加载控制系统利用GCTS公司生产的RD200剪切仪实现，可提供法向载荷和剪切载荷加载方式，并可通过控制系统对试验全过程进行实时操控。

所述的测量系统包括法向加载时载荷和岩体裂隙位移的测量、剪切加载时载荷和岩体裂隙位移的测量、以及整个试验过程中岩体裂隙渗透量的测量，法向载荷和剪切载荷可以通过加载控制系统进行确定，试验过程中岩体裂隙在受到应力时发生的位移可由位移传感器测量，在剪切岩体裂隙的水平方向和法向方向分别安装了位移传感器，能更准确地记录出试验全过程中裂隙位移；岩体裂隙渗透量的测量是通过测定在试验过程中利用集水管收集在裂隙面渗透出的水量来反应。

所述的流体源加载系统由供水系统、水压调节器、集水系统三部分组成，供水系统中水头通过调节供水管路中水压阀门提供；水压调节器作用确保供水水压的稳定性，大大提高剪切渗流试验的准确性；集水系统主要包括出水管、集水瓶和天平。

一种岩石裂隙剪切渗流试验装置的试验方法，其步骤为：

(1)通过水泥充填和橡皮泥隔离在上剪切环和下剪切缸中安装裂隙试样，裂隙试样侧面用橡胶套包围避免试样侧面与橡胶套之间漏水，该橡胶套装有出水口；

(2)将上剪切环和下剪切缸组合体放入下剪切盒和上剪切盒；

(3)连接供水管路和集水管路；

(4)加载载荷及位移和渗透量测量；

(5)通过电脑收集测定量数据并绘制成表格。