[发明专利]一种岩石节理渗流剪切试验装置

说明书

本发明公开了一种岩石节理渗流剪切试验装置，包括试验箱、分别与试验箱连通的储水箱和液氮瓶；试验箱底部固定安装U型底座，岩样固定于U型底座上；岩样包括上岩样和嵌设于U型底座内的下岩样；上岩样与下岩样之间形成节理面；储水箱通过进水管与节理面一端连通，进水管上依次安装第一温度传感器、第一水压传感器和第一流量传感器；节理面的另一端与出水管连通，出水管上依次安装第二温度传感器、第二水压传感器和第二流量传感器；上岩样法向方向设置法向载荷，下岩样剪切方向设置剪切载荷；试验箱侧壁设置平行于岩样剪切方向的剪切位移传感器和第一微摄像机，试验箱顶部设置平行于岩样法向方向的法向位移传感器和第二微摄像机。

技术领域

本发明属于试验装置的技术领域，具体涉及一种岩石节理渗流剪切试验装置。

背景技术

自然界中的岩体受到外力作用时，会产生节理和裂隙等结构面，某个区域的完整岩石受到外力作用破裂时，会形成一对节理面，由于它们的强度和变形参数往往比岩石材料低一个甚至几个数量级，是工程岩体稳定性的决定性因素。另外，相对于岩石材料本身的低渗透性，节理面成为了岩体工程中地下水运移的主要通道，特别是近年来随着地下深部岩体工程如核废料处理、油气储存、CO₂封存等大型工程兴建，岩体节理的水力学性质是关系此类工程安全与否的关键因素之一。

在实际大型岩体工程作业时，往往会面临众多的不同的环境条件，有高温的，也有低温环境，而不同环境对于岩石节理剪切-渗流具有不同程度的影响。由于试验条件的限制，现有对岩石节理剪切-渗流耦合试验均停留于常规温度条件下，局限性较大，不具备真实性，不能真正给予具体工程作业以理论指导。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种岩石节理渗流剪切试验装置，以解决现有对岩石节理剪切-渗流耦合试验均停留于常规温度条件下，局限性较大，不具备真实性，不能真正给予具体工程作业以理论指导的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种岩石节理渗流剪切试验装置，其包括试验箱、分别与试验箱连通的储水箱和液氮瓶；

试验箱底部固定安装U型底座，岩样固定于U型底座上；岩样包括上岩样和嵌设于U型底座内的下岩样；上岩样与下岩样之间形成节理面；储水箱通过进水管与节理面一端连通，进水管上依次安装第一温度传感器、第一水压传感器和第一流量传感器；节理面的另一端与出水管连通，出水管上依次安装第二温度传感器、第二水压传感器和第二流量传感器；上岩样法向方向设置法向载荷，下岩样剪切方向设置剪切载荷；试验箱侧壁设置平行于岩样剪切方向的剪切位移传感器和第一微摄像机，试验箱顶部设置平行于岩样法向方向的法向位移传感器和第二微摄像机；

试验箱顶部固定安装加热器，试验箱内设置温感探头和喷嘴；加热器和温感探头均与外部控制器电连接；喷嘴依次与电磁阀门和液氮瓶连通；电磁阀门与控制器连接。

优选地，试验箱外壳为三层复合结构。

优选地，三层复合结构包括外真空层、内真空层和位于外真空层和内真空层之间的隔热层。

优选地，隔热层内均匀填充若干导热系数0.02W的气凝胶保温材料。

优选地，内真空层壳体材质为导热系数0.008的由无机纤维芯材与高阻气复合薄膜。

优选地，外真空层壳体材质为导热系数0.10的发泡陶瓷板。

优选地，进水管上依次安装进水泵和单向阀。

优选地，出水管上依次暗转单向阀和出水泵。

优选地，储水箱内设置与控制器电连接的热水器。

本发明提供的岩石节理渗流剪切试验装置，具有以下有益效果：