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原文传递一种可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置及方法

专利名称：	一种可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置及方法
摘要：	本发明公开了一种可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置及方法，在研究裂隙岩体水力学性质时，假设岩体受外力，考虑岩体受力情况下，通过观察岩石渗透面的连通性、粗糙度以及水分渗透状态进行适当修正获得裂缝渗透率。该装置由水箱和裂隙试件夹紧连接构成渗流路径，利用阀门控制水流的流通，通过两个的水箱的高差来控制裂隙试件左右两侧的水头差，在裂隙中水流稳定后，在裂隙顶面施加单向围压，通过记录时间和量筒中水的重量的增量，计算得出裂隙试件在单向围压下的渗透率。本发明具有构造简单，装置透明易观测，易于调节水头和围压等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京理工大学
发明人：	章杨松;王颖晖;李晓昭;许文涛;王鑫永
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910650718.8
公开号：	CN110296927A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	朱显国
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫200号
主权项：	1.一种可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：包括第一水阀(2)、第五水阀(15)、第二流入水箱(5)、第二流出水箱(6)、第一流入水箱(7)、第一流出水箱(8)、试件支座(11)、垫块(12)、电子秤(16)、量筒(17)、第四水阀(9)、第六水阀(10)、第七水阀(14)、两个直线导轨(1)、两组水箱支架(3)和两个压力计(4)；两组水箱支架(3)固定在地面上，第一流出水箱(8)固定在一组水箱支架(3)上，两个相互平行的直线导轨(1)固定在另一组水箱支架(3)上，第一流入水箱(7)固定在直线导轨(1)的滑块上，使得第一流入水箱(7)能够沿直线导轨(1)上下滑动，改变水头差；第一流入水箱(7)上设有第一水阀(2)、第四水阀(9)和第五水阀(15)，第四水阀(9)通过第一导管与第二流入水箱(5)相连，第一导管上设有一个压力计(4)，试件设置在试件支座(11)上，第二流入水箱(5)的一个侧壁上开有流液圆孔，第二流出水箱(6)的一个侧壁上开有流液圆孔，裂隙试件夹紧于第二流入水箱(5)和第二流出水箱(6)之间，裂隙试件两端分别抵住流液圆孔，第一流出水箱(8)上设有第六水阀(10)和第七水阀(14)，第七水阀(14)通过第二导管与第二流出水箱(6)相连，第二导管上设有一个压力计(4)，第六水阀(10)通过第三导管与量筒(17)相连，量筒(17)设置在电子秤(16)上，垫块(12)设置在裂隙试件顶面。 2.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：第一水阀(2)和第六水阀(10)用于控制试验进行时的水头差稳定，第五水阀(15)用于持续往第一流入水箱(7)中灌水，保证其不会因水的流失而导致水头下降。 3.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：压力计(4)用于精确地观测裂隙试件两端的水头差。 4.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：所述第二流入水箱(5)和第二流出水箱(6)结构相同，均为长方体，其上的流液圆孔的直径为所夹紧的裂隙试件侧面的边长1.1-1.3倍，保证第二流入水箱(5)中的液体能够沿裂隙试件的裂隙完全流入第二流出水箱(6)，不发生漏液。 5.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：所述第二流入水箱(5)和第二流出水箱(6)上设有流液圆孔的面的宽度大于裂隙试件顶面的宽度。 6.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：还包括两个第二水阀13，第二流入水箱(5)和第二流出水箱(6)上分别设有第二水阀13，用于往其中灌满水，达到试验要求。 7.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：所述裂隙试件含有裂隙的长方体标准岩石，裂隙沿水平面方向贯穿试件的中心轴线所在的平面。 8.根据权利要求1所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置，其特征在于：所述垫块(12)刚好压在裂隙试件顶面，与其顶面尺寸匹配，液压千斤顶作用在垫块(12)上，对其施加压力。 9.一种基于上述权利要求1-8中任意一项所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置的试验方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、制备含有裂隙的长方体标准岩石作为裂隙试件，所述裂隙沿水平面方向贯穿试件的中心轴线所在的平面；步骤2、将裂隙试件放置在试件支座(11)上，通过第二流入水箱(5)和第二流出水箱(6)设有流液圆孔的一侧将裂隙试件夹紧，并采用螺栓增加夹紧力；步骤3、利用透明防水胶将裂隙试件裸露在外的四个侧面进行密封，保证在试验进行时，水不会流到裂隙试件外，确保了试验的精确性；步骤4、关闭第四水阀(9)和第七水阀(14)，第一流入水箱(7)注水到与第一水阀(2)等高水平面，第一流出水箱(8)注水到与第六水阀(10)等高水平面；第二流入水箱(5)、第二流出水箱(6)不注水；将第一流入水箱(7)利用直线导轨升高，使得第一流入水箱(7)与第一流出水箱(8)中的水面产生水头差；步骤5、打开第二流入水箱(5)、第二流出水箱(6)的第二水阀13并将其注满水关闭，并且打开第四水阀(9)、第七水阀(14)，开始进行实验，第一流出水箱(8)的水管开始流出水后，再等待5-10分钟作为实验开始时间，并开始施加单向围压，在裂隙试件顶面设有一个与其顶面大小相同的垫块(12)，液压千斤顶通过垫块(12)对裂隙试件施加单向围压，第一流出水箱(8)导管连接量筒(17)，并且采用电子秤(16)进行测量收集到的水量，利用公式kf＝QfrL/(AΔP)，式中kf为渗透率，单位为mm2；Qf为单位时间渗流量，mm2·s-1；η为动力粘度，单位为Mpa·s；L为试样高度，单位为mm；A为试样截面面积，单位为mm2；ΔP为试样两端渗透压力差，单位为Mpa；步骤7、进行不同围压下的试验，获得不同围压作用下的岩石渗透性能。 10.根据权利要求9所述的可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置的试验方法，其特征在于：步骤2中，固定时，注意将裂隙试件的裂隙对准流液圆孔，保证第二流入水箱(5)中的液体能够沿裂隙试件的裂隙完全流入第二流出水箱(6)，不发生漏液。
所属类别：	发明专利