本實用新型專利技術公開了一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置，通過鉆孔對穿越鉆孔的給定裂隙進行不同壓力條件下的滲透性試驗，可同步測量采集試驗水力壓力、滲透流量及裂隙應力變形，并進行數據存儲的高壓水力試驗裝置。裂隙處巖體鉆孔，孔內上下填充封隔膠囊，裂隙處留測試段，高壓水泵二管上設有壓力傳感器接入封隔膠囊，并對封隔膠囊進行加壓，使封隔膠囊與孔壁緊密結合，高壓水泵一管上設有流量傳感器、壓力傳感器，高壓水泵一通過鉆桿對鉆孔中的測試段進行高壓水力試驗；巖體鉆觀察孔，孔內設多點位移錨頭及應變計，錨頭接位移傳感器，位移傳感器、流量傳感器、壓力傳感器分別接入數據采集存儲儀及計算機。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本技術屬于巖體力學中的巖體滲流特性研究領域，涉及裂隙巖體高壓水力試驗及相關的應力應變、流量和位移等觀測手段，具體地說，涉及一種裂隙巖體滲流、應力、變形率禹合原位試驗裝置。
技術介紹
巖石水力學的主要參數是單一裂隙的水力特性和巖體的等效水力特性，二者關系密切。裂隙及裂隙間的巖塊的滲透特性是構成巖體滲透張量的基本參數。裂隙滲透性或水力傳導系數取決于裂隙面的幾何特征如起伏差、粗糙度、隙寬等，后者僅在試驗室可以比較準確地測量，并且對裂隙的水力傳導系數的影響關系極其復雜，所以，一般通過典型裂隙的試樣進行滲流試驗，以測量其水力傳導系數。而平板裂隙的立方定理、粗糙裂隙立方定理的修正都是通過室內試驗得以實現(xiàn)。由于試樣尺寸的限制和制樣過程中的擾動，不能完全反映裂隙的粗糙度、初始隙寬及可能的充填物。以往的巖體裂隙水力學試驗研究中，單裂隙小尺度試件的室內試驗居多，法向應力條件下的滲流、應力試驗居多，裂隙面的幾何代表性不足，缺乏現(xiàn)場裂隙巖體在一定初始應力和考慮裂隙滲流變形條件下的滲流、應力耦合試驗裝置。
技術實現(xiàn)思路
本技術的目的在于克服已有
技術介紹
的不足之處，提供一種現(xiàn)場裂隙巖體滲流、應力應變、變形耦合原位試驗裝置，通過鉆孔對穿越鉆孔的給定裂隙進行不同壓力條件下的滲透性試驗，可同步測量、采集試驗水力壓力、滲透流量及裂隙變形，并進行數據存儲的高壓水力試驗裝置。本技術解決其技術問題采用以下技術方案一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置，主要是在裂隙處，鉆孔內上下填充封隔膠囊，裂隙處留測試段，鉆桿穿入鉆孔的封隔膠囊插入測試段，高壓水泵二管上設有壓力傳感器接入封隔膠囊，高壓水泵二對封隔膠囊加壓，封隔膠囊與孔壁緊密結合，高壓水泵一管上設有流量傳感器、壓力傳感器并接入鉆桿，高壓水泵一通過鉆桿對鉆孔的測試段加壓水力；裂隙處，觀察孔內設多點位移錨頭及應變計，錨頭接位移傳感器。而且，位移傳感器、流量傳感器、壓力傳感器分別接入數據采集存儲儀。而且，水箱接入高壓水泵一，高壓水泵一管上接有調壓閥、壓力表。所述巖體觀察孔為I個或I個以上。本技術與現(xiàn)有技術相比還具有以下的主要優(yōu)點I、由于本技術一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置，改進了傳統(tǒng)的通過典型裂隙的試樣進行滲流試驗，在試驗室測量獲取裂隙滲透性的裂隙面的幾何特征，測量水力傳導系數，本技術現(xiàn)場試驗系統(tǒng)，滲透壓力、滲流流量、應力變形位移的同步測量完成，克服了室內試驗由于試樣尺寸的限制和制樣過程中的擾動，不能完全反映裂隙的粗糙度、初始隙寬及可能的充填物，以及單裂隙小尺度試件的室內試驗居多，裂隙面的幾何代表性不足的問題。2、由于本技術一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置，通過鉆孔對穿越鉆孔的給定裂隙進行不同壓力條件下的滲透性試驗，并通過鉆觀察孔對穿越孔的給定裂隙，可同步測量、采集試驗水力壓力、滲透流量及裂隙變形，并進行數據存儲的高壓水力試驗。3、由于本技術采用在現(xiàn)場裂隙處鉆孔，且在孔內上下填充封隔膠囊，在裂隙處留測試段，當高壓水泵管對封隔膠囊進行加壓時，使封隔膠囊與孔壁緊密結合，高壓水泵通過鉆桿對鉆孔中的測試段進行流量高壓水力試驗，高壓水泵管上設置有流量傳感器、壓力傳感器，可同步測量滲透流量、壓力。4、由于本技術在現(xiàn)場裂隙處鉆孔加壓水力試驗，同時在鉆孔附近鉆觀察孔，在觀察孔內裂隙處設應計，并設多點位移錨頭，并接位移傳感器，在鉆孔進行加壓水力試驗時，既可測量裂隙應力應變量，也可以測量裂隙變形位移，耦合特性測量，將位移傳感器、流量傳感器、壓力傳感器接入數據采集存儲儀得到測量數據。附圖說明圖I本技術一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置結構示意圖。鉆孔⑴、觀察孔⑵、位移錨頭(3)、應變計(4)、位移錨頭(5)、封隔膠囊(6)、測試段(7)、巖體裂隙(8)、鉆桿(9)、位移傳感器(10)、流量傳感器(11)、壓力傳感器(12)、壓力表(13)、調壓閥(14)、調壓數據采集存儲儀(15)、計算機(16)、高壓水泵一(17)、高壓水泵二(17')、水箱(18)。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術進一步說明。見圖I、一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置。現(xiàn)場勘探平洞中，通過裂隙描述、測量和統(tǒng)計分析，研究巖體裂隙的分布特征。根據裂隙產狀分組，選取特定裂隙進行試驗研究，在有單裂隙或平行裂隙組(8)處，布置壓水孔，巖心鉆機造孔，對該裂隙出露位置及產狀進行精細測量。巖體鉆孔(I)，在鉆孔(I)內填充封隔膠囊(6)，裂隙(8)處留測試段(7)，再填充封隔膠囊(6)。高壓水泵二(17')管上設有壓力傳感器，并接入封隔膠囊￠)，高壓水泵二HT )對封隔膠囊(6)進行加壓，使封隔膠囊(6)與孔壁(I)緊密結合。水箱(18)接入高壓水泵一(17)，高壓水泵一(17)管接入鉆桿(9)，高壓水泵一(17)管上設有流量傳感器(11)、壓力傳感器(12)，鉆桿(9)穿入鉆孔⑴的封隔膠囊(6)插入測試段(7)，高壓水泵一(17)管上接有調壓閥(14)、壓力表(13)，高壓水泵一(17)通過鉆桿(9)對鉆孔(I)中的測試段(7)進行流量高壓水力試驗。現(xiàn)場試驗裝置可進行初始應力測量，以了解試驗段初始應力條件及可能的裂隙滲透最小劈裂壓力。據此初步確定高壓水力試驗的分級標準，一般壓力級數為7 10級，在測試段(7)進行大流量高壓水力試驗分級加壓，每級壓力下達到穩(wěn)定的流態(tài)。另外高壓水泵一(17)管上還接有調壓閥(14)、壓力表(13)，壓力加載是通過調壓閥(14)控制。裂隙巖體中的鉆孔測試深度可達100m，裂隙巖體中高壓滲透壓力最大可達40MPa。在鉆孔⑴處，巖體鉆觀察孔⑵，觀察孔(2為I個或I個以上，安裝觀測孔中的 相關試驗觀測設施，在裂隙⑶處，孔⑵內設多點位移錨頭(3、5)及應變計(4)，錨頭(3、5)接位移傳感器(10)。位移傳感器(10)、流量傳感器(11)、壓力傳感器(12)接入數據采集存儲儀(15)，數據采集存儲儀(15)接入計算機(16)，記錄顯示壓力傳感器(12)的實時壓力、流量傳感器(11)的實時流量與位移傳感器(10)的裂隙相對位移即裂隙機械隙寬。通過該裝置對深部裂隙巖體進行高壓水力試驗，能實時同步進行壓力、流量與位移數據采集并存儲，配套設備能夠完成相關試驗動作，實現(xiàn)裂隙巖體現(xiàn)場滲流、應力變形耦合試驗測試資料。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置，其特征在于：裂隙(8)處，鉆孔(1)內上下填充封隔膠囊(6)，裂隙(8)處留測試段(7)，鉆桿(9)穿入鉆孔(1)的封隔膠囊(6)插入測試段(7)，高壓水泵二(17′)管上設有壓力傳感器(12)接入封隔膠囊(6)，高壓水泵二(17′)對封隔膠囊(6)加壓，封隔膠囊(6)與孔壁(1)緊密結合，高壓水泵一(17)管上設有流量傳感器(11)、壓力傳感器(12)并接入鉆桿(9)，高壓水泵一(17)通過鉆桿(9)對鉆孔(1)的測試段(7)加壓水力；裂隙(8)處，觀察孔(2)內設多點位移錨頭(3、5)及應變計(4)，錨頭(3、5)接位移傳感器(10)。
【技術特征摘要】
1.一種裂隙巖體滲流、應力、變形耦合原位試驗裝置，其特征在于裂隙(8)處，鉆孔(I)內上下填充封隔膠囊(6)，裂隙⑶處留測試段(7)，鉆桿(9)穿入鉆孔⑴的封隔膠囊(6)插入測試段(7)，高壓水泵二(17')管上設有壓力傳感器(12)接入封隔膠囊(6)，高壓水泵二(17')對封隔膠囊(6)加壓，封隔膠囊(6)與孔壁(I)緊密結合，高壓水泵一(17)管上設有流量傳感器(11)、壓力傳感器(12)并接入鉆桿(9)，高壓水泵一(17)通過鉆桿(9)對鉆孔⑴的測試段(7)加壓水力；裂隙⑶處，觀察孔(2)內設多點位移錨頭(...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄔愛清，劉元坤，尹健民，艾凱，韓曉玉，李永松，周春華，汪洋，周黎明，王法剛，汪斌，
申請(專利權)人：長江水利委員會長江科學院，
類型：實用新型
國別省市：
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