【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于巖石滲流的試驗研究領域，具體涉及一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置及方法。
技術介紹
1、土體中的貫通與非貫通裂縫、管道和孔隙結構共同構成一個復雜的多孔網絡體系。其中，貫通管縫是地下水與地表水相互轉換的主要路徑，是地下水與巖土體之間水力聯系的重要通道，也是巖土體失穩破壞常常追蹤的邊界條件。
2、由于組成多孔介質的裂縫和孔隙的微觀結構極其復雜而又很不規則，通常在研究滲流問題時只是從宏觀上采用統計學方法，即主要研究滲流截面(與流體流動方向垂直的地層截面)上流體流動的平均流速和壓力，而不是研究個別裂縫和孔隙中流動的情況。
3、目前滲流流速試驗主要測量固定截面的流速，尚未有討論探究滲流流速隨著距離貫通裂縫遠近的流速變化。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置及方法，以解決現有技術中的問題，本專利技術所采用的技術方案是：
2、一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，包括：供水部分、測壓部分、滲水部分、孔隙基質部分、貫通裂縫和排水部分；
3、所述供水部分的輸出端連通所述滲水部分，所述滲水部分連通所述測壓部分和所述孔隙基質部分，所述孔隙基質部分內填充孔隙基質；所述孔隙基質位于所述貫通裂縫的兩側，所述貫通裂縫為中空結構或部分填充；
4、所述排水部分包括若干并排設置的排水腔室，所述孔隙基質和所述貫通裂縫分別連通有對應的所述排水腔室。
5、進一步的
6、所述獨立箱體分為兩組，每組的所述獨立箱體并排設置多個，兩組所述獨立箱體間隔分布以形成所述貫通裂縫；
7、所述獨立箱體側面固定設置所述側通網格板，所述獨立箱體的兩端設置所述端部網格板，所述獨立箱體的兩端通過所述端部網格板分別連通所述滲水部分和所述排水部分；相鄰兩個所述獨立箱體之間通過所述側通網格板連通。
8、進一步的，所述滲水部分包括進水箱體，所述進水箱體連通所述供水部分和所述測壓部分，所述進水箱體側面開設進水開口，所述進水開口連通所述端部網格板。
9、進一步的，所述排水部分包括排水箱體、隔板和排水管；
10、所述排水箱體內設置多個所述隔板，將所述排水箱體的內部分為多個所述排水腔室，所述排水箱體側面設置排水開口，所述排水開口連通所述排水腔室，多個所述排水腔室通過所述排水開口一一對應的連通所述端部網格板和所述貫通裂縫。
11、進一步的，所述測壓部分包括測壓管、擋塊、滑塊、彈簧和活塞；
12、所述測壓管豎直設置，其底部連通所述滲水部分，所述測壓管內設置所述活塞，所述活塞為中空結構，所述滑塊可滑動的穿過所述活塞內部，所述滑塊頂部和底部均為t形結構，所述滑塊頂部的t形結構下方設置所述彈簧，所述彈簧套設在所述滑塊上，所述滑塊底部的t形結構抵接所述活塞底面；
13、所述滑塊設置開口朝上的導流孔，所述滑塊側面設置連通所述導流孔的通孔，所述活塞內壁面擋住所述通孔，所述滑塊上方設置所述擋塊，所述擋塊上設置有與所述導流孔適配的泄壓孔；
14、當所述活塞上升至所述滑塊抵接所述擋塊時，所述滑塊下移，使所述通孔朝下離開所述活塞，從而使所述通孔、所述導流孔和所述泄壓孔連通所述測壓管位于所述活塞下方的部分；
15、所述測壓管上設置有用于測壓的刻度線。
16、一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試方法，包括以下步驟：
17、步驟一，布置測試裝置，供水部分、滲水部分、孔隙基質部分、排水部分依次連通，滲水部分連通測壓部分，孔隙基質部分內填充孔隙基質，并設置貫通裂縫；
18、步驟二，供水部分供水到滲水部分，通過測壓部分觀測滲水部分的水壓，收集各排水腔室的出水量，各個排水腔室的水量依次記為 v1、 v2、 v3…… vn，通過流量計算出排水腔室的平均流速，繪制流速分布曲線；
19、步驟三，試驗結束后，取出孔隙基質，根據土工試驗標準，測定換算孔隙基質的孔隙率 n和透水率 k，通過測試的 k和 n值以及模型各特征尺寸來計算出孔隙基質的流速分布。
20、進一步的，步驟一中，貫通裂縫為中空結構或部分填充，部分填充時，在貫通裂縫放入一板體，板體與貫通裂縫內壁面形成間隙，在該間隙內填充顆粒，之后取出板體，形成部分填充的貫通裂縫。
21、進一步的，步驟三中，孔隙率 n和透水率 k由以下公式得到：
22、,
23、式中： q為流經孔隙基質部分的水量；
24、 l為孔隙基質的長度；
25、 a為孔隙基質截面面積；
26、為孔隙基質兩端的水頭差，單位為 m；
27、 t為試驗時段；
28、,
29、式中： v0是孔隙基質的體積；單位 m3
30、 m2是孔隙基質飽和狀態下在水中的質量；
31、 m1是孔隙基質干燥狀態下的質量。
32、本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提出了一種制作便捷，測試方法簡單、經濟、可重復的模擬含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速等效測試裝置，可以有效的測量出貫通裂縫巖體的流速在貫通裂縫處的變化情況，可以較為準確的計算出含貫通裂縫的滲流流量，提出非線性滲流流速的變化規律。
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1.一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，包括：供水部分（1）、測壓部分（3）、滲水部分（4）、孔隙基質部分（5）、貫通裂縫（6）和排水部分（7）；
2.根據權利要求1所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述孔隙基質部分（5）包括獨立箱體（501）、側通網格板（502）和端部網格板（503）；所述獨立箱體（501）內填充孔隙基質;
3.根據權利要求2所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述滲水部分（4）包括進水箱體（401），所述進水箱體（401）連通所述供水部分（1）和所述測壓部分（3），所述進水箱體（401）側面開設進水開口（402），所述進水開口（402）連通所述端部網格板（503）。
4.根據權利要求2所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述排水部分（7）包括排水箱體（701）、隔板（702）和排水管（704）；
5.根據權利要求1所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述測壓部分（3）包括測壓管（301）
6.一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試方法，應用于權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試方法，其特征在于，步驟一中，貫通裂縫（6）為中空結構或部分填充，部分填充時，在貫通裂縫（6）放入一板體，板體與貫通裂縫（6）內壁面形成間隙，在該間隙內填充顆粒，之后取出板體，形成部分填充的貫通裂縫（6）。
8.根據權利要求6所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試方法，其特征在于，步驟三中，孔隙率n和透水率K由以下公式得到：
...【技術特征摘要】
1.一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，包括：供水部分（1）、測壓部分（3）、滲水部分（4）、孔隙基質部分（5）、貫通裂縫（6）和排水部分（7）；
2.根據權利要求1所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述孔隙基質部分（5）包括獨立箱體（501）、側通網格板（502）和端部網格板（503）；所述獨立箱體（501）內填充孔隙基質;
3.根據權利要求2所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述滲水部分（4）包括進水箱體（401），所述進水箱體（401）連通所述供水部分（1）和所述測壓部分（3），所述進水箱體（401）側面開設進水開口（402），所述進水開口（402）連通所述端部網格板（503）。
4.根據權利要求2所述的一種含貫通裂縫巖體的非線性滲流流速測試裝置，其特征在于，所述排水部分（...
【專利技術屬性】
技術研發人員：任東興，張斌，袁飛云，彭濤，葉飛，楊蕓，游小偉，陳國將，肖前豐，劉艷領，呂耀成，馬洪生，
申請(專利權)人：中冶成都勘察研究總院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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