[发明专利]一种变水头渗透系数测量系统和测量方法

说明书

本发明公开了一种变水头渗透系数的测量系统和测量方法，涉及岩石渗流实验技术领域，解决了渗透实验耗时长的技术问题，排除了温度和压力变化对渗透系数测量的影响，该系统包括储液系统、试验系统、控制系统和数据处理系统，储液系统包括储水桶、密封盖和转接盒，密封盖上设置有注水口和进气口；试验系统包括试验台、导水管和试验筒，导水管和试验筒相连；控制系统包括自动控制阀、加热棒、进气管、高压气罐和减压阀，自动控制阀与转接盒相连，高压气罐和进气口相通；数据处理系统包括信号采集仪和计算机，以及通过瞬时达西定律和该系统确定渗透系数的方法。本系统及方法还具有自动化程度高，缩短了试验周期，提高了测量的准确性等有益效果。

技术领域

本发明涉及岩石渗透实验技术领域，尤其是一种变水头渗透系数测量的试验装置和利用该装置测量渗透系数的方法。

背景技术

相似材料模拟实验是重要的岩土工程研究技术手段，在实验室内按相似原理制作与工程实际相似的模型，借助测试仪表观测模型的力学参数及应力分布规律，利用在模型上研究的结果推断原型中可能发生的力学现象，以及岩体应力分布的规律，从而解决岩土工程生产中的实际问题。同样，在矿山地质研究过程中，采用相似材料模拟实验对岩土渗透系数进行研究也是重要的研究手段，渗透系数即水力传导系数，是表征岩土渗水性能的指标，其数值的准确计算对岩石渗流值的确定意义重大，现有的相似模拟材料渗透系数的测量工具不能控制试验的温度和压力，以至于试验测量结果不够准确，并且实验过程是通过人工操作，其自动化程度低，受操作误差影响大，并且实验周期长，试验效率低，进一步影响实验的准确性。因此现有的渗透系数测量实验装置及测量方法需要进一步的改进。

发明内容

为解决渗透实验耗时长，实验受温度和压力变化影响导致渗透系数测量精确度不高的技术问题，本发明提供了一种变水头渗透系数测量系统和测量方法，具体技术方案如下。

一种变水头渗透系数测量系统，包括储液系统、试验系统、控制系统和数据处理系统；所述储液系统包括储水桶、密封盖和转接盒；所述密封盖设置在储水桶的上端，密封盖上设置有注水口和进气口；所述转接盒设置在储水桶的底部；所述控制系统包括自动控制阀、加热棒、压力计、进气管、高压气罐和减压阀；所述自动控制阀与转接盒相连；所述加热棒设置在储水桶的内部；所述高压气罐通过进气管和密封盖上的进气口相通；所述试验系统包括试验台、导水管和试验筒；所述导水管连接试验筒和自动控制阀；所述储水桶和试验筒放置在试验台上；所述数据处理系统包括信号采集仪和计算机；所述信号采集仪通过数据线与压力计、加热棒和自动控制阀相连，信号采集仪通过数据线与计算机相连。

优选的是，储水桶的侧壁上设置有刻度标尺，储水桶与密封盖和转接盒通过螺纹连接；所述注水口通过橡皮塞密封，进气口通过紧固箍扎进密封。

优选的是，高压气罐出口处设置有减压阀，减压阀与进气管相连；所述进气口伸入储水桶的长度大于注水口伸入储水桶的长度。

优选的是，导水管为牛筋管，导水管端部通过牛筋接头连接；所述导水管上设置有压力计。

优选的是，试验筒包括试验腔、密封帽、密封托盘和连接管，试验试件放置在试验腔内；所述密封帽设置在试验腔上方，与试验腔通过螺纹连接；所述密封托盘与试验腔底部通过螺纹连接；所述试验筒的侧壁开设有溢流孔，溢流孔设置在密封帽与试验腔的交线的位置；所述连接管设置在密封托盘的底部。

进一步优选的是，试验腔底部设置有支撑架，支撑架上放置有相似材料模拟试验试件；相似材料模拟试验试件的长度等于试验腔内腔的长度，相似材料模拟试验试件的直径等于试验腔的内径；所述导水管通过连接管和试验筒相连。

变水头渗透系数的测量方法，包括以下步骤：

(1)将相似材料模拟试验试件表面均匀涂抹凡士林，在所述试验腔内表面均匀涂抹凡士林，将相似材料模拟试验试件放置在试验腔内；