本發明專利技術涉及一種同時測定破碎巖石蠕變參數及滲透參數的操作方法，其操作方法是采用一種破碎巖石蠕變—滲透全程耦合試驗裝置實現軸向壓力及滲透壓差的加載，首先確定巖石加載前在缸筒中的初始高度，然后開啟軸向加載裝置，啟動電動試壓泵飽和巖石，施加軸向載荷，按設定水壓給巖石注水滲流，最后改變軸向載荷進行下一級應力階段的蠕變-滲透測試，滲透特性參數由Forchheimer公式擬合孔壓梯度與平均滲流速度的散點圖得到，蠕變參數由Kelvin-Volgt蠕變模型擬合軸向應變時間曲線得到。該操作方法的有益效果是，可以獲取破碎巖石蠕變與滲透全程耦合時的蠕變模型，并通過參數反映了蠕變及滲流的相互影響，操作結果可為破碎巖石蠕變—滲流的理論分析及數值模擬提供理論依據。?
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種破碎巖石力學性質的測試方法，尤其是。
技術介紹
工程中的破碎巖石大致可分為兩類一類是受構造及采動作用破碎后仍處于原來位置的原位破碎巖石，一類是因工程開挖而破碎冒落并在高壓作用下可再次壓實的堆積破碎巖石。破碎巖石具有孔隙度大、滲透性高等特點，其時間相關性變形(尤其是蠕變)及滲流行為對巖石內部液體和氣體的運移、地面建筑的長期穩定性等會帶來嚴重影響。目前，承壓破碎巖石的變形與滲流耦合研究是水利及采礦工程的熱門課題，特別是近年來作為綠色開采關鍵技術之一的“煤矸石置換開采技術”的推廣、應用以來，關于破碎矸石充填的密實程度、長期變形和滲流行為對控制地面沉降的作用及其對煤柱穩定性的影響研究已提出了迫切的要求。目前，人們對破碎巖石的滲流和蠕變作為兩個獨立的過程或滲流與蠕變的階段性耦合過程已進行了較多的研究，但兩者相互影響的試驗成果以及蠕變全過程中滲透特性試驗的研究資料卻很少，這主要是因為缺少針對破碎巖石蠕變-滲透全程耦合的操作系統及操作方法。雖然，李順才等設計了破碎巖石蠕變與滲透全程耦合的專利裝置(ZL201120034981. 3)，但這只是一種操作裝置，未曾涉及到破碎巖石蠕變一滲透全程耦合時同時測定其蠕變參數和滲透參數的操作方法。
技術實現思路
為了克服破碎巖石蠕變-滲透全程耦合試驗中存在的問題，本專利技術提供，該操作方法不僅可以獲取破碎巖石蠕變與滲透全程耦合時的蠕變模型，進而對比分析不同滲流壓力對蠕變特性的影響以及蠕變不同階段的滲透特性，而且還能反映出蠕變及滲流的相互影響，為破碎巖石蠕變-滲流耦合的理論分析及數值模擬提供依據；另外，該操作方法成本低，操作方便，通過設計不同的操作方案，可以獲取蠕變及滲流的各種性能參數，具有較強的實用性。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是該同時測定破碎巖石蠕變參數及滲透參數的操作方法采用破碎巖石蠕變一滲透全程耦合試驗裝置實現軸向壓力及滲透壓差的加載，具體操作方法包括六個步驟 (1)確定破碎巖石加載前在缸筒中的初始高度; (2)開啟軸向加載裝置，加油壓O.5MPa，使連接密實； (3)啟動電動試壓泵飽和巖石； (4)施加軸向載荷，并保持恒定，操作前預設4級遞增的載荷值，即可得到4級遞增的應力水平；(5 )按設定水壓給巖石注水滲流，滲透加載要求設置4級遞增的水壓Af，在每級軸向應力O■保持恒定的蠕變階段，滲透裝置按設定的4級水壓分別向巖石注水滲流6小時；(6)改變軸向載荷進行下一級應力階段的蠕變一滲透測試，改變油壓，得到不同的軸向壓力及應力，再按前面(4) (5)的測試原理及方法進行操作，可得到不同載荷下巖石其位移的蠕變曲線及其滲透參數隨位移S的變化規律。根據該操作方法，軸向載荷A可由油壓表讀數/7及液壓缸內截面面積J計算得到； 每級水壓下的平均滲流速虔V1由流量傳感器采集的體積流量^及缸筒內截面面積A1計算得到；巖石的壓縮位移^由位移計讀數得到，巖石兩端的滲透壓差麵> 由水壓表的讀數計算得到，然后用以計算巖石兩端的孔壓梯度^ ;當4級水壓的滲流加載完畢后，才能開始下一級軸向壓應力的加載及蠕變、滲流。在每級軸向應力的蠕變階段，滲透特性參數由孔壓梯度^與平均滲流速度的散點圖，通過Forchheimer非線性滲流關系式擬合得到；每級軸向應力下的螺變三參數，由軸向宏觀應變*的時間曲線，通過Kelvin-Volgt螺變模型擬合得到。本專利技術的有益效果是，該同時測定破碎巖石蠕變參數及滲透參數的操作方法不僅可以獲取破碎巖石蠕變與滲透全程耦合時的蠕變模型，進而對比分析不同滲流壓力對蠕變特性的影響以及蠕變不同階段的滲透特性，而且還能反映出蠕變及滲流的相互影響，為破碎巖石蠕變一滲流耦合的理論分析及數值模擬提供依據；另外，該操作方法成本低，操作方便，通過設計不同的操作方案，可以獲取蠕變及滲流的各種性能參數，具有較強的實用性。附圖說明下面結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明。附圖I為破碎巖石蠕變一滲透全程耦合試驗裝置的結構示意圖。附圖2為軸向加壓裝置的結構示意圖。附圖3為滲透裝置的結構示意圖。 附圖4為破碎巖石蠕變-滲流全程耦合測試流程圖。在圖中，I.推車，2.支架，3.缸筒，4.水箱，5.空心圓管，6.位移計，7.液壓缸，8.水壓表，9.壓力傳感器，10.流量傳感器，11.電動試壓泵，12.油箱，13.柱塞泵， 14.電磁溢流閥，15.單向閥，16.壓力繼電器，17.儲能器，18. 二位四通換向閥，19.壓力表，20.壓力傳感器，21.出水管，22.活塞，23.巖石，24.多孔透水板，25.毛氈層，26.單向閥，27.缸筒，28.底座，29.進水管。具體實施例方式在圖中，該破碎巖石蠕變一滲透全程耦合操作裝置包括軸向加壓裝置、滲透裝置、 數據顯示裝置和監控器件，該操作裝置設有一個底部帶有滾輪的平板形推車1，推車I的底板上固定安裝有方框形的支架2,支架2內部上端固定安裝有液壓軸向加壓裝置,支架2 內部下端對應安裝有滲透裝置，所述的軸向加壓裝置設有一個與支架2頂面固定連接的液壓缸7,液壓缸7的底端垂直固定連接有一個用于軸向加載的空心圓管5,空心圓管5的一側設有位移計6 ;所述的滲透裝置有一個豎向缸筒3，缸筒3的底端固定安裝有密封的底座28，缸筒3頂部吻合安裝有活塞22，活塞22的頂面與圓管5的底面相接，底座28和活塞22的中軸上分別安裝有豎向的進水管29和出水管21，出水管21的外端連接有水箱4，進水管29上設有防止水逆流的單向閥26，進水管29順序與帶有閥門的水壓表8、壓力傳感器9、流量傳感器10和電動試壓泵11連接，底座28和活塞22之間順序對應設有毛氈層25和多孔透水板24，多孔透水板24之 間夾緊固定有試驗巖石23。軸向加壓裝置采用柱塞泵13吸取油箱12中的液壓油開始工作，通過電磁溢流閥14、單向閥15、壓力繼電器16、儲能器17和二位四通換向閥18實現油路壓力的穩定提供和保持，并把油路中穩定的壓力通過液壓缸7實現軸向力的加載和保持；滲透裝置由電動試壓泵11提供滲透所需的水壓，流體由進水管29流入，經單向閥26自下而上通過毛氈層25、多孔透水板24進入巖石23，再經出水管21流入水箱4，在操作中，可通過帶有閥門的壓力表20、水壓表8以及位移計6實時顯示和記錄操作數據，并可通過壓力傳感器9、20和流量傳感器10將流量和壓力轉換為電信號，輸入到外接的數據采集儀進行記錄、分析。具體的操作步驟如下 (O 確定破碎巖石加載前在缸筒中的初始高度& 用天平稱取質量為 的破碎巖石23，將巖石23裝入缸筒27內，裝上活塞22初步壓實，量取活塞22頭部露出缸筒27的高度么。由缸筒27的總深度#、活塞22總長Zr、透水板24的厚度A2、毛氈25的厚度A3，根據圖3可計算得到破碎巖石23的初始高度慫， Bt=H -{h-hj Th7-2k,(I) (2)開啟軸向加載裝置，加油壓O. 5MPa，使連接密實 開啟柱塞泵13，使之輸出的經過壓力表19讀得的液壓油壓力P為O. 5MPa，該初始壓力使得軸向加載圓管5的底面與活塞22的頂面在連接處充分接觸密實，防止滲流時漏水。(3)啟動電動試壓泵飽和巖石 啟動電動試壓泵11向巖石23中注水，使水充分填充到巖石23的空隙，直至觀察到滲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李順才，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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