本發(fā)明涉及巖體力學(xué)中的巖體滲流特性研究領(lǐng)域，特別涉及一種可組裝、拆卸式的裂隙巖體滲流的原位試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
巖體賦存于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，并經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的、多期次的內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用，其內(nèi)部形成了不同期次、不同規(guī)模、不同產(chǎn)狀及不同性質(zhì)的裂隙等不連續(xù)面，使其呈現(xiàn)出復(fù)雜的裂隙巖體結(jié)構(gòu)特征。裂隙的存在不僅使得巖體具有不同于普通材料的結(jié)構(gòu)特性(即具有各向異性、非均質(zhì)性和不連續(xù)性)，而且為地下水的賦存與滲流提供了通道，裂隙的滲透性或水力傳導(dǎo)系數(shù)主要取決于裂隙的張開(kāi)度、粗糙度、充填等特征，一般可通過(guò)對(duì)典型裂隙進(jìn)行滲流試驗(yàn)，以測(cè)得其水力傳導(dǎo)系數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)，裂隙的水力傳導(dǎo)系數(shù)是通過(guò)室內(nèi)滲流試驗(yàn)獲得的，然而，室內(nèi)滲流試驗(yàn)具有一定的限制，主要原因有：1)由于試樣尺寸的限制和制樣過(guò)程中的擾動(dòng)，不能完全真實(shí)地反映裂隙的張開(kāi)度、粗糙度和充填情況等；2)試樣所處的地質(zhì)環(huán)境改變，主要缺乏現(xiàn)場(chǎng)裂隙巖體所處的天然應(yīng)力狀態(tài)。
現(xiàn)有技術(shù)多是室內(nèi)試驗(yàn)，室內(nèi)滲流試驗(yàn)存在不足，針對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)試樣尺寸受限、制樣過(guò)程擾動(dòng)、不能完全真實(shí)地反映裂隙的發(fā)育特征、所處地質(zhì)環(huán)境改變、缺乏所處天然應(yīng)力狀態(tài)等不足問(wèn)題，一些學(xué)者提出了進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裂隙巖體滲流的觀點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)滲流試驗(yàn)工作量大、費(fèi)用高昂，試驗(yàn)時(shí)的有效性差，信息化采集不足，不夠完善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是在于解決現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處，而提供一種可組裝、拆卸式的裂隙巖體滲流的原位試驗(yàn)裝置，通過(guò)對(duì)巖體中給定裂隙進(jìn)行不同壓力條件下的滲流試驗(yàn)，可同步采集試驗(yàn)時(shí)的水溫、水力壓力、滲透流量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)的原位滲流試驗(yàn)裝置。
本發(fā)明是由第一固定封閉裝置、第二固定封閉裝置和控制系統(tǒng)組成，第一固定封閉裝置和第二固定封閉裝置分別固定設(shè)置在巖體內(nèi)，控制系統(tǒng)分別與第一固定封閉裝置和第二固定封閉裝置相連接，第一固定封閉裝置和第二固定封閉裝置分別與裂隙相連通；
第一固定封閉裝置包括第一有機(jī)玻璃、第一壓力傳感器和溫度傳感器，第一有機(jī)玻璃固定設(shè)置在巖體內(nèi)，第一有機(jī)玻璃上具有數(shù)個(gè)第一進(jìn)水管口，第一有機(jī)玻璃與巖體之間具有兩組第一封隔膠囊和第一隔水層，兩組第一封隔膠囊和第一隔水層形成進(jìn)水區(qū)，進(jìn)水區(qū)內(nèi)具有砂礫石，第一壓力傳感器和溫度傳感器分別固定設(shè)置在進(jìn)水區(qū)內(nèi)，進(jìn)水區(qū)與裂隙相連通；
第二固定封閉裝置包括有第二有機(jī)玻璃、第二壓力傳感器、鋼絲網(wǎng)和流量傳感器，第二有機(jī)玻璃固定設(shè)置在巖體內(nèi)，第二有機(jī)玻璃上具有數(shù)個(gè)第二排水管口，第二有機(jī)玻璃與巖體之間具有兩組第二封隔膠囊和第二隔水層，兩組第二封隔膠囊和第二隔水層形成排水區(qū)，排水區(qū)內(nèi)具有砂礫石，第二壓力傳感器、鋼絲網(wǎng)和流量傳感器分別固定設(shè)置在排水區(qū)內(nèi)，排水區(qū)與裂隙相連通；
控制系統(tǒng)包括排水管、儲(chǔ)水池、增加水壓設(shè)備、穩(wěn)定水壓設(shè)備、水壓計(jì)、進(jìn)水管和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接第一壓力傳感器、溫度傳感器、第二壓力傳感器和流量傳感器，儲(chǔ)水池、增加水壓設(shè)備和穩(wěn)定水壓設(shè)備依次通過(guò)水管連接，排水管上端通過(guò)第二排水管口與排水區(qū)連通，排水管下端設(shè)置在儲(chǔ)水池內(nèi)，進(jìn)水管上端通過(guò)第一進(jìn)水管口與進(jìn)水區(qū)連通，進(jìn)水管下端固定設(shè)置在穩(wěn)定水壓設(shè)備上，水壓計(jì)固定設(shè)置在穩(wěn)定水壓設(shè)備上。
本發(fā)明的工作原理和過(guò)程：
工作時(shí)，選定所測(cè)裂隙后，在其兩端開(kāi)挖試驗(yàn)槽，在裂隙所處巖體的兩側(cè)分別安裝有第一有機(jī)玻璃和第二有機(jī)玻璃，保證與外界分隔開(kāi)來(lái)，根據(jù)所測(cè)裂隙的發(fā)育方位選擇鄰近的進(jìn)水區(qū)和排水區(qū)，保證水流沿所測(cè)裂隙進(jìn)行滲流，鋼絲網(wǎng)為防止水流沖出的巖粒等物質(zhì)淤堵排水管，由排水管、儲(chǔ)水池、增加水壓設(shè)備、穩(wěn)定水壓設(shè)備、進(jìn)水管依次連接在一起，與裂隙形成一個(gè)閉合回路，通過(guò)增加水壓設(shè)備、穩(wěn)定水壓設(shè)備和水壓計(jì)來(lái)達(dá)到不同的試驗(yàn)壓力，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接第一壓力傳感器、溫度傳感器、第二壓力傳感器和流量傳感器，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與存儲(chǔ)，整個(gè)測(cè)試裝置位于裂隙巖體原先所處的地質(zhì)環(huán)境中，保持了裂隙巖體的天然結(jié)構(gòu)和天然應(yīng)力狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確地獲得裂隙滲流的水力傳導(dǎo)系數(shù)。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于組裝與拆卸，在裂隙巖體所處的地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行，保持了裂隙巖體的天然結(jié)構(gòu)和天然應(yīng)力狀態(tài)，克服了室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)試樣尺寸受限、制樣過(guò)程擾動(dòng)、不能完全真實(shí)地反映裂隙的發(fā)育特征、所處地質(zhì)環(huán)境改變、缺乏所處天然應(yīng)力狀態(tài)等不足問(wèn)題，保證了水流沿所測(cè)裂隙進(jìn)行滲流，保證試驗(yàn)的有效性，本發(fā)明將溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器同時(shí)接入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與存儲(chǔ)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)工作示意圖。
其中A-水流方向。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明是由第一固定封閉裝置1、第二固定封閉裝置2和控制系統(tǒng)3組成，第一固定封閉裝置1和第二固定封閉裝置2分別固定設(shè)置在巖體4內(nèi)，控制系統(tǒng)3分別與第一固定封閉裝置1和第二固定封閉裝置2相連接，第一固定封閉裝置1和第二固定封閉裝置2分別與裂隙41相連通；
第一固定封閉裝置1包括第一有機(jī)玻璃11、第一壓力傳感器16和溫度傳感器17，第一有機(jī)玻璃11固定設(shè)置在巖體4內(nèi)，第一有機(jī)玻璃11上具有數(shù)個(gè)第一進(jìn)水管口111，第一有機(jī)玻璃11與巖體4之間具有兩組第一封隔膠囊12和第一隔水層13，兩組第一封隔膠囊12和第一隔水層13形成進(jìn)水區(qū)14，進(jìn)水區(qū)14內(nèi)具有砂礫石15，第一壓力傳感器16和溫度傳感器17分別固定設(shè)置在進(jìn)水區(qū)14內(nèi)，進(jìn)水區(qū)14與裂隙41相連通；
第二固定封閉裝置2包括有第二有機(jī)玻璃21、第二壓力傳感器22、鋼絲網(wǎng)23和流量傳感器24，第二有機(jī)玻璃21固定設(shè)置在巖體4內(nèi)，第二有機(jī)玻璃21上具有數(shù)個(gè)第二排水管口211，第二有機(jī)玻璃21與巖體4之間具有兩組第二封隔膠囊25和第二隔水層26，兩組第二封隔膠囊25和第二隔水層26形成排水區(qū)27，排水區(qū)27內(nèi)具有砂礫石15，第二壓力傳感器22、鋼絲網(wǎng)23和流量傳感器24分別固定設(shè)置在排水區(qū)27內(nèi)，排水區(qū)27與裂隙41相連通；
控制系統(tǒng)3包括排水管31、儲(chǔ)水池32、增加水壓設(shè)備33、穩(wěn)定水壓設(shè)備34、水壓計(jì)35、進(jìn)水管36和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備37，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備37分別連接第一壓力傳感器16、溫度傳感器17、第二壓力傳感器22和流量傳感器24，儲(chǔ)水池32、增加水壓設(shè)備33和穩(wěn)定水壓設(shè)備34依次通過(guò)水管38連接，排水管31上端通過(guò)第二排水管口211與排水區(qū)27連通，排水管31下端設(shè)置在儲(chǔ)水池32內(nèi)，進(jìn)水管36上端通過(guò)第一進(jìn)水管口111與進(jìn)水區(qū)14連通，進(jìn)水管36下端固定設(shè)置在穩(wěn)定水壓設(shè)備34上，水壓計(jì)35固定設(shè)置在穩(wěn)定水壓設(shè)備34上。
本發(fā)明的工作原理和過(guò)程：
參閱圖1所示，工作時(shí)，選定所測(cè)裂隙41后，在其兩端開(kāi)挖試驗(yàn)槽，在裂隙所處巖體的兩側(cè)分別安裝有第一有機(jī)玻璃11和第二有機(jī)玻璃21，保證與外界分隔開(kāi)來(lái)，根據(jù)所測(cè)裂隙的發(fā)育方位選擇鄰近的進(jìn)水區(qū)14和排水區(qū)27，保證水流沿所測(cè)裂隙41進(jìn)行滲流，鋼絲網(wǎng)23為防止水流沖出的巖屑淤堵排水管31，由排水管31、儲(chǔ)水池32、增加水壓設(shè)備33、穩(wěn)定水壓設(shè)備34、進(jìn)水管36依次連接在一起，與裂隙41形成一個(gè)閉合回路，通過(guò)增加水壓設(shè)備33、穩(wěn)定水壓設(shè)備34和水壓計(jì)35來(lái)達(dá)到不同的試驗(yàn)壓力，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備37分別連接第一壓力傳感器16、溫度傳感器17、第二壓力傳感器22和流量傳感器24，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與存儲(chǔ)，整個(gè)測(cè)試設(shè)備位于裂隙巖體原先所處的地質(zhì)環(huán)境中，保持了裂隙巖體的天然結(jié)構(gòu)和天然應(yīng)力狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確地獲得裂隙滲流的水力傳導(dǎo)系數(shù)。