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原文传递岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置及使用方法

专利名称：	岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置及使用方法
摘要：	本发明公开了一种岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，它包括底座，底座上表面设置有凸起的试验台，试验台上表面放置有长方体结构的模拟岩块，模拟岩块上表面与加压框配合；底座上表面还连接有垂直于底座的第一调节螺杆和第二调节螺杆；加压框两端均开设有螺纹孔，第一调节螺杆和第二调节螺杆穿过加压框表面的螺纹孔；加压框上表面连接有支架，支架上表面连接有高速摄像机，高速摄像机的镜头朝向正下方的模拟岩块。本发明可对岩石内部的裂缝渗流开度进行可视化的图像分析，并建立可视化开度数值化提取技术，可以很好适应实验室试验环境、利于操作以及提高检测结果的可靠度。
专利类型：	发明专利
申请人：	三峡大学
发明人：	刘杰;邹迅;杜卓兴;李运舟;杨浩宇;高素芳;孙涛;唐洪宇;王子明;李政;黎照;石谦;谢晓康;李洪亚;徐曜冬
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010051618.6
公开号：	CN111175213A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	成钢
分类号：	G01N15/08;G01N21/84;G;G01;G01N;G01N15;G01N21;G01N15/08;G01N21/84
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：它包括底座（1），底座（1）上表面设置有凸起的试验台（2），试验台（2）上表面放置有长方体结构的模拟岩块（3），模拟岩块（3）上表面与加压框（4）配合；底座（1）上表面还连接有垂直于底座（1）的第一调节螺杆（11）和第二调节螺杆（12）；加压框（4）两端均开设有螺纹孔，第一调节螺杆（11）和第二调节螺杆（12）穿过加压框（4）表面的螺纹孔；加压框（4）上表面连接有支架（5），支架（5）上表面连接有高速摄像机（6），高速摄像机（6）两侧的支架（5）上表面连接有光源（10）；光源（10）和高速摄像机（6）的镜头均朝向正下方的模拟岩块（3）。 2.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述模拟岩块（3）为透明的块状体结构，模拟岩块（3）的二分之一高度处设置有断面结构的裂隙（31），将模拟岩块（3）分为上下两部分；裂隙（31）处上下两部分的接触面由岩体样品倒模制成。 3.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述模拟岩块（3）上表面设置有透明的长方形盖板（32），盖板（32）的边长大于模拟岩体（3）上表面的边长。 4.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述加压框（4）为长方形的框架结构，加压框（4）的外框与盖板（32）形状大小相同，内框与模拟岩体（3）上表面的形状大小相同。 5.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述裂隙（31）一侧开设有进水孔（33），另一侧开设有出水孔（34）；进水孔（33）一侧与水管（7）连接。 6.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述水管（7）另一端与水箱（8）连接，水箱（8）内的水中设置有质量相等的红、绿、蓝三种颜色的高分子颜料。 7.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述水管（7）上依次连接有增压泵（71）、稳压阀（72）和压力表（73）。 8.根据权利要求1所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置，其特征在于：所述高速摄像机（6）与计算机（9）连接。 9.根据权利要求1~8任意一项所述的岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置的使用方法，其特征在于：它包括以下步骤： S1，选取真实的岩石样品，将样品切割成长方体试样，长方体的尺寸根据实验需求确定；然后将长方体试样从中间高度处剪切劈裂破坏成两部分，两部分的接触面为粗糙的裂隙面； S2，利用硅胶翻模对长方体试样的裂隙面进行复刻，制成硅胶模具； S3，取用透明的环氧树脂，环氧树脂内加入AB胶，按照环氧树脂：AB胶为3:1的质量比例混合搅拌2分钟，然后倒入刻有翻模裂隙面的硅胶模具中，等待环氧树脂硬化，得到两块具有相互嵌合的裂隙面的分体结构，将两块分体结构的裂隙面拼合，组成试验用的模拟岩块（3），并在模拟岩块（3）的裂隙（31）位置两侧分别开设进水孔（33）与出水孔（34）； S4，将模拟岩块（3）放置于试验台（2）上表面，使裂隙（31）平行于底座（1）放置；在模拟岩块（3）上表面铺设透明的盖板（32），将加压框（4）的外边框对齐盖板（32）的边界，拧紧第一调节螺杆（11）和第二调节螺杆（12），根据实验数据要求对裂隙（31）施加法向压力；加压框（4）与盖板（32）接触面上可以粘贴片状的压力传感器； S5，开启增压泵（71），将水箱（8）中的颜料水通过水管（7）从进水孔（33）注入裂隙（31）中；稳压阀（72）用于保持压力表数值，保持水流速度稳定；压力表（73）监测注水的压力值； S6，利用高速摄像机（6），获取透明模拟岩块（3）的裂隙（31）内的水流分帧图像，将数据传输回计算机（9），运用Photoshop取样获取裂隙（31）中渗流路径的图像区域各点的RGB值，通过RGB值的大小来精确区分岩石裂隙的开度大小，同时获取不同法向应力下岩石裂隙的开度，分析水体体积的大小所表征出的颜色的细微变化，再通过RGB值归一化为灰度值数值化的方式体现和反映； S7，将获取的RGB数值归一化建立数据库制作成开度与颜色数值化一一对应的比色卡，可为后续可视化开度裂隙量测奠定基础，对可视化裂隙渗流试验，可定量表征区域开度及裂隙起伏度，并用RGB值进行精确分级。
所属类别：	发明专利