[发明专利]一种岩体裂隙多相流驱替试验的可视化监测系统

说明书

本发明公开了一种岩体裂隙多相流驱替试验的可视化监测系统，其系统包括：过流系统、可视化岩体裂隙模型、光学与力学监测系统以及数据采集分析系统；可视化岩体裂隙模型包括岩体裂隙透明复制品，岩体裂隙透明复制品包括上下自然闭合的裂隙上部、裂隙下部和裂隙腔体；过流系统连接裂隙腔体用于实现裂隙腔体内部的多相流驱替迁移；光学与力学监测系统包括用于采集影像数据的相机组件以及用于对岩体裂隙透明复制品施加压力从而控制裂隙腔体的隙宽；数据采集分析系统包括计算机，根据压力值和影像数据对多相流驱替迁移过程进行监测分析。本发明能够完成岩体裂隙多相流驱替过程的光学与力学的可视化观测及测量的全过程分析。

技术领域

本发明涉及一种岩体裂隙多相流驱替试验的可视化监测系统，属于岩体渗流及多相流驱替试验技术领域。

背景技术

我国地下水资源中，含水层按介质类型主要分为平原、盆地松散沉积层地下水、喀斯特地下水和裂隙岩层地下水，裂隙岩层地下水为储量最丰富的地下水资源。由于易开采浅层区域的地下水的开采已达到饱和，而且由于利用所造成的地下水污染越来越严峻，人们逐渐将开发的重点转移至更深层的裂隙水，引发了与之相关的一系列环境方面的问题，如工矿业废水向地下排放，垃圾渗滤液及石油类物质的渗漏，深埋地下的管道老化而导致各种工业原料及污水下渗，储存于地层深部的核废料泄露等。开展岩体裂隙尺度渗流及多相流驱替的室内试验对揭示动态运动机理有重要的意义。然而，由于岩体裂隙具有强烈的非均质性和各向异性及试验装置的局限性，如传统的监测技术安装测压计和沿程取样分析等，往往只能控制进出口的边界条件和污染物浓度数据，得到的试验数据很局限，并且对原位监测数据有一定影响，不能对试验过程中的污染物在整个粗糙裂隙面的分布流态规律进行实时地、无干扰监测，无法解释多相流流态特征的控制因素及运动机理。

为了解决上述问题，本申请提供了一种岩体裂隙多相流驱替试验的可视化监测系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种岩体裂隙多相流驱替试验的可视化监测系统，能够实现对裂隙腔体内多相流体进行实时观察和监测、数据分析处理，从而解决现有技术中无法直接观测多相流体在裂隙面的形态及对传统的扰动监测技术的问题

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种岩体裂隙多相流驱替试验的可视化监测系统，包括过流系统、可视化岩体裂隙模型、光学与力学监测系统以及数据采集分析系统；所述可视化岩体裂隙模型包括岩体裂隙透明复制品，所述岩体裂隙透明复制品包括上下自然闭合的裂隙上部和裂隙下部，所述裂隙上部和裂隙下部之间形成可供流体通过的裂隙腔体；所述过流系统连接裂隙腔体用于实现裂隙腔体内部的多相流驱替迁移；所述光学与力学监测系统包括设置于岩体裂隙透明复制品上方用于采集影像数据的相机组件以及设置于岩体裂隙透明复制品外侧用于对岩体裂隙透明复制品施加压力从而控制裂隙腔体的隙宽；所述数据采集分析系统包括计算机，通过所述计算机记录岩体外力控制装置施加的压力值以及相机组件采集的影像数据，并根据压力值和影像数据对多相流驱替迁移过程进行监测分析。

优选的，所述可视化岩体裂隙模型还包括设置于裂隙腔体前后两侧用于密封的橡胶垫片；所述裂隙腔体的左右两侧分别设置有进口水槽和出口水槽，所述进口水槽和出口水槽内分别设置有与裂隙腔体连通的长条形流通腔，所述进口水槽和出口水槽与裂隙腔体的连接处通过黏胶或软性橡胶进行密封。

优选的，所述过流系统包括第一贮液罐、第二贮液罐、蠕动泵、注射泵、三通接头以及三通阀，所述第一贮液罐通过管道连接至蠕动泵的输入端，所述三通接头分别通过管道连接进口水槽的流通腔、蠕动泵的输出端和三通阀的一端，所述三通阀的另外两端分别连接注射泵的输出端和第二贮液罐。

优选的，所述进口水槽的流通腔上还连接有第一通气阀、数字压力表以及废液回收容器，所述出口水槽的流通腔上还连接有第二通气阀、压力计、尾液回收容器以及温度计。