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原文传递单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的试验装置及方法

专利名称：	单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的试验装置及方法
摘要：	本发明公开了单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的试验装置及方法，旨在克服确定错动带渗透破坏水力坡降的现有技术方案中不足之处，提供一种基于单向流原位试验装置，根据阶梯边界水头条件下错动带中非稳定流公式解析解确定错动带渗透破坏水力坡降的方法。所述装置包括进水仓、出水仓、测压管、压力仪和注水加压装置。所述方法步骤包括现场平洞内选取合适试验点，形成原位试样；开展现场试验，记录流量数据及破坏征兆时间；基于试验数据获得错动带渗透性参数；计算错动带渗透破坏水力坡降。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
发明人：	石安池;李思佳;徐建荣;周志芳;唐鸣发;郭巧娜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910778416.9
公开号：	CN110441211A
代理机构：	杭州九洲专利事务所有限公司
代理人：	韩小燕
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	310014浙江省杭州市下城区潮王路22号
主权项：	1.一种单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的试验装置，所述试验装置用于对主洞的洞壁上选取的层间错动带原位试样进行单向流试验，其特征是，包括进水仓、出水仓、测压管、压力仪和注水加压装置，所述进水仓和出水仓分别设置在原位试样两侧，原位试样表面在进水仓和出水仓之间的部分由混凝土封堵层封堵，所述进水仓设置有进水管，所述进水管连接注水加压装置，出水仓设置有出水管，所述进水仓内填充有砂砾石滤层，原位试样在出水仓这一侧设置有钢丝网，钢丝网内填充有砂砾石滤层，所述测压管均匀设置在原位试样及两侧的砂砾石滤层内，所述压力仪连接测压管。 2.根据权利要求1所述的单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的试验装置，其特征是，所述注水加压装置包括流量表、稳压水箱、调压阀、水泵和蓄水池，蓄水池依次连接水泵、调压阀、稳压水箱和进水管，稳压水箱设置流量表。 3.根据权利要求1所述的单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的试验装置，其特征是，所述出水仓设有透明观察面。 4.一种单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：步骤1，在主洞内选取合适试验点，通过打两个支洞和一个连通洞将层间错动带在水平向上与周围切断，安装权利要求1～4所述的试验装置，并在试验开始前进行试样饱和，待水流稳定后开始试验；步骤2，根据错动带试样填充物性质及细颗粒含量对渗透破坏的形式进行初步判断，注水加压装置对进水仓内注水并逐级加压，试样破坏时结束试验；步骤3，在注水加压后每隔0.5min记录一次进水流量、出水流量、测压管水压力和温度，同时观测出水口处的变化，当出现细颗粒被带出和水变浑浊现象及时记录发生时间tcr及对应水头当试样破坏或水头无法增加时，记录时间tf和对应水头试验终止；步骤4，根据错动带原位试样的渗透系数K、贮水率μs、tcr和tf，计算获得临界水力坡降Jcr、破坏水力坡降Jf。 5.根据权利要求4所述的单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的方法，其特征是，所述步骤1中的层间错动带原位试样厚度为0.15～0.3m，并在垂直向上保留一定厚度的原岩，形成渗径2m、宽1.5m、高1.5m的原位试样。 6.根据权利要求4所述的单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的方法，其特征是，所述步骤2中注水加压装置对进水仓内注水并逐级加压的方式具体是：初始水压为0.05MPa，每隔20min左右按0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa其后每次增量0.5MPa逐级增加边界水压。 7.根据权利要求4所述的单向流原位试验确定错动带渗透破坏水力坡降的方法，其特征是，所述步骤4具体包括以下步骤：根据在阶梯边界条件下试样中的非稳定流水力坡降公式：式中a为传导系数；J(x,t)为试样中x点t时刻的水力坡降变化值；M为试验水头加压次数；为第i阶段施加的水头，单位为m；t为试验进行时间，单位为s；ti为第i阶段水头加压时间，单位为s；l为试样错动带长度，单位为m。将出现细颗粒被带出和水变浑浊现象的发生时间tcr及对应水头代入公式中，计算获得临界水力坡降Jcr；将试样破坏或水头无法增加时，记录时间tf和对应水头代入公式中，计算破坏水力坡降Jf。
所属类别：	发明专利