本發明專利技術公開了一種用于模擬孔隙-裂隙雙重介質滲流水力特性的試驗系統，包括介質實驗模塊、水循環控制模塊以及數據采集模塊，介質試驗模塊包括箱體以及設置在箱體中部內的孔隙介質，在孔隙介質與箱體內壁之間形成有一間距可調的裂隙介質，在箱體內孔隙介質的兩端分別設置有孔隙介質進水水箱和孔隙介質出水水箱，在箱體內裂隙介質的兩端分別設置有裂隙介質進水水箱和裂隙介質出水水箱；水循環控制模塊包括供水系統和回水系統，數據采集模塊包括溫度傳感器、流量計以及壓力傳感器。本發明專利技術實驗系統改變了傳統裂隙滲流試驗系統忽略孔隙介質滲透性、無法得到雙重介質水交換信息等缺陷，試驗系統與實際情況更加吻合。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術特別涉及一種用于模擬孔隙-裂隙雙重介質滲流水力特性的試驗系統。
技術介紹
在實際工程中，特別是我國西南喀斯特地貌地區，普遍存在形成裂隙的巖體滲透系數較大，不能簡單的作不透水處理的情況。以往的試驗研究，由于模型材料、制作方法、量測技術等限制，只能分別針對裂隙介質獨立進行試驗研究。這些試驗系統的共同缺陷是將裂隙面做不透水面處理，沒有對形成裂隙的孔隙介質進行合理的模擬，忽略了孔隙介質和裂隙介質之間的水交換。因而，只能模擬基質滲透性較差的裂隙巖體，無法模擬基質滲透性較好，裂隙介質和孔隙介質存在大量水交換的裂隙巖體。
技術實現思路
本專利技術針對現有裂隙滲流試驗系統的缺陷，開發制作一種可以模擬孔隙介質滲透性較好的雙重介質滲流水力特性試驗系統，可以適用于孔隙-裂隙雙重介質滲流水力特性試驗研究。本專利技術的技術方案是一種用于模擬孔隙-裂隙雙重介質滲流水力特性的試驗系統，包括介質實驗模塊、水循環控制模塊以及數據采集模塊，其特征在于 所述的介質試驗模塊包括箱體以及設置在箱體中部內的孔隙介質，在孔隙介質與箱體內壁之間形成有一間距可調的裂隙介質，在所述箱體內孔隙介質的兩端分別設置有孔隙介質進水水箱和孔隙介質出水水箱，在所述箱體內裂隙介質的兩端分別設置有裂隙介質進水水箱和裂隙介質出水水箱； 所述的水循環控制模塊包括供水系統和回水系統，所述的供水系統的出水口分別連接所述的孔隙介質進水水箱和裂隙介質進水水箱；所述的回水系統的進水口分別連接所述的孔隙介質出水水箱和裂隙介質出水水箱； 所述的數據采集模塊包括溫度傳感器、流量計以及壓力傳感器，在所述的孔隙介質進水水箱、孔隙介質出水水箱、裂隙介質進水水箱以及裂隙介質出水水箱均設置有溫度傳感器；在所述的孔隙介質、裂隙介質、孔隙介質進水水箱、孔隙介質出水水箱、裂隙介質進水水箱以及裂隙介質出水水箱內均設置有所述的壓力傳感器；在所述的孔隙介質出水水箱和裂隙介質出水水箱的出水口分別設置有所述的流量計。所述的孔隙介質采用石英砂多孔混凝土。所述的箱體包括試驗臺以及四個有機玻璃板側壁，與裂隙介質相連的有機玻璃板側壁可滑動的設置在試驗臺上。與裂隙介質相連的有機玻璃板側壁下設置有一底座，在底座上設置有滑槽。在所述的孔隙介質、裂隙介質、孔隙介質進水水箱、孔隙介質出水水箱、裂隙介質進水水箱以及裂隙介質出水水箱內均設置有測壓管，所述的壓力傳感器設置在測壓管一端。所述的孔隙介質內的測壓管垂直布置，所述的裂隙介質內的測壓管水平布置。本專利技術試驗系統對孔隙-裂隙雙重介質滲流進行模擬，對水交換及滲流場信息進行全自動實時采集。I)介質試驗模塊的制作。根據研究需要，自行配比石英砂多孔混凝土模擬孔隙介質；石英砂多孔混凝土與有機玻璃板拼合模擬裂隙介質；孔隙介質和裂隙介質有各自獨立的進出水水箱；不透水邊界采用摻入有機硅防水劑的素混凝土模擬；采用硅膠和塑料條加熱粘合對周邊縫進行止水處理。2)水循環控制模塊的制作。試驗用水采用自循環形式，水流的循環系統由供水系統、回水系統組成。供水系統包括蓄水池、水泵、供水平水箱及輸水管道；蓄水池采用設置 消能堰的硬塑料水槽；水泵采用較大揚程的自吸泵；供水平水箱采用由進水平水倉和回水倉組成的硬塑料水箱；輸水管道采用加鋼絲的塑料螺紋管。回水系統由回水平水箱及輸水管道組成；回水平水箱采用由進水平水倉和回水倉組成的硬塑料水箱；輸水管道采用加鋼絲的塑料螺紋管。3)數據采集模塊的制作。數據采集模塊包括試驗水壓量測系統、進出水流量量測系統、水溫量測系統和數據輸出記錄系統組成。水壓量測系統采用自行研制的多相壓力采集傳輸裝置和壓力傳感器采集水壓數據；進出水流量量測系統采用流量計采集流量數據；水溫量測系統采用溫度傳感器采集水溫數據；數據輸出記錄系統由數據采集儀、24V直流電源、電子計算機以及相應的軟件組成。本專利技術的優點 I)本專利技術系統將孔隙介質和裂隙介質同時布置在箱體內，并同時測量兩介質內的壓力、流量等數據，可以實時的采集水流在兩介質之間的相互滲透性能，改變了傳統裂隙滲流試驗系統忽略孔隙介質滲透性、無法得到雙重介質水交換信息等缺陷，試驗系統與實際情況更加吻合。2)具有孔隙介質滲透系數、裂隙寬度和壓力梯度可調節的特點，可進行不同條件下的雙重介質滲流水力特性試驗。3)試驗獲得的水壓信息和流量信息可進行全自動實時采集，并整理保存。附圖說明圖I介質試驗模塊示意 圖2水循環控制系統不意 圖3數據采集模塊示意 圖4有機玻璃板側壁結構示意 圖5圖4底座結構 圖6介質試驗模塊進水總水箱示意 圖7是圖6的側視 圖8進水平水箱結構 圖9蓄水池結構 圖10回水平水箱結構圖；圖11多相壓力采集傳輸裝置結構圖。其中1、箱體、2、孔隙介質，3、裂隙介質，4、孔隙介質進水水箱，5、孔隙介質出水水箱，6、裂隙介質進水水箱，7、裂隙介質出水水箱，8、進水總水箱，9、出水總水箱，10、測壓管，11、測壓排氣孔，12、鉚釘，13、有機玻璃板側壁，14、底座，15、滑槽，16、試驗臺，17、硬塑料隔板，18、孔隙介質進流開關，19、孔隙介質排水開關，20、裂隙介質進流開關，21、裂隙介質排水開關，22、供水系統，23、回水系統，24、進水平水箱，25、回水平水箱，26、蓄水池，27、消能堰，28、水泵，29、介質試驗模塊，30、進水平水倉，31、進水回水倉，32、出水孔，33、進水孔，34、溢水孔，35、回水進水倉，36、回水回水倉，37、進水控制閥門，38、多接口測壓管，39、可調水平支架，40、水平校準儀，41、壓力傳感器，42、電流信號傳輸線。具體實施例方式下面結合附圖，對本專利技術作詳細說明 1)介質試驗模塊的制作如圖I所示，介質試驗模塊直接澆注在試驗臺16上，澆注前，在竹膠板模具底部填注一層3cm厚的摻入有機硅防水劑的素混凝土，以模擬孔隙介質的不透水底邊界。在澆筑多孔混凝土時，預埋入不銹鋼測壓管10，以量測水壓。裂隙介質采用光滑的有機玻璃板側壁13和多孔混凝土拼合而成。有機玻璃板側壁13尺寸為長X寬X高=1700mmX 300mmX 500mm。有機玻璃板側壁13底部有50mm寬的底座14，底座14設置滑槽15，以便于對裂隙寬度的調節。通過鉚釘12將有機玻璃板側壁13固定在試驗臺16上。通過滑槽15可以改變裂隙的隙寬，具體見圖4和圖5。底座14與試驗臺16之間涂有玻璃膠，用于止水。在多孔混凝土拆模后進行多孔混凝土與有機玻璃板的裂隙拼合。孔隙介質及裂隙介質兩端分別設置兩個水箱，即孔隙介質進水水箱4、孔隙介質出水水箱5，裂隙介質進水水箱6以及裂隙介質出水水箱7，以便于獨立量測試驗中孔隙介質和裂隙介質的進出水水量。各自通過螺旋開關控制孔隙介質和裂隙介質的進出水，進水斷面分別與裂隙介質進水面、孔隙介質進水面大小相同。進水總水箱8和出水總水箱9邊壁采用磚砌結構，內層涂抹防水涂料，中間采用硬塑料板分割成三個獨立的水箱，頂部采用2cm厚有機玻璃作為水箱蓋，鉆設膨脹螺絲使其固定在磚砌邊壁上。周圍縫隙用塑料條加熱后密封，外涂硅膠進行止水。外接硬塑料管，方便與上游供水系統22以及下游回水系統23連接。水箱蓋上鉆設兩個測壓孔，用來監測進水水箱和出水水箱的水壓，測壓孔同時可作為排氣孔。各水箱底部留有帶開關的排水口，在試驗完成后作排水使用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于模擬孔隙？裂隙雙重介質滲流水力特性的試驗系統，包括介質實驗模塊、水循環控制模塊以及數據采集模塊，其特征在于：所述的介質試驗模塊包括箱體以及設置在箱體中部內的孔隙介質，在孔隙介質與箱體內壁之間形成有一間距可調的裂隙介質，在所述箱體內孔隙介質的兩端分別設置有孔隙介質進水水箱和孔隙介質出水水箱，在所述箱體內裂隙介質的兩端分別設置有裂隙介質進水水箱和裂隙介質出水水箱；所述的水循環控制模塊包括供水系統和回水系統，所述的供水系統的出水口分別連接所述的孔隙介質進水水箱和裂隙介質進水水箱；所述的回水系統的進水口分別連接所述的孔隙介質出水水箱和裂隙介質出水水箱；所述的數據采集模塊包括溫度傳感器、流量計以及壓力傳感器，在所述的孔隙介質進水水箱、孔隙介質出水水箱、裂隙介質進水水箱以及裂隙介質出水水箱均設置有所述溫度傳感器；在所述的孔隙介質、裂隙介質、孔隙介質進水水箱、孔隙介質出水水箱、裂隙介質進水水箱以及裂隙介質出水水箱內均設置有所述的壓力傳感器；在所述的孔隙介質出水水箱和裂隙介質出水水箱的出水口分別設置有所述的流量計。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李琛亮，沈振中，趙堅，徐力群，郭玉嶸，楊旭東，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：
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