一种柔性边界岩石裂隙压剪渗流耦合试验盒的制作方法

本专利涉及一种岩石裂隙压剪渗流实验设备，尤其涉及一种柔性边界岩石裂隙压剪渗流耦合试验盒。

背景技术：

在与岩土工程中，岩体中的结构面与地下水对岩体的物理力学性质有着重要的影响。一方面结构面的存在使得岩体成为不连续体，力学性质也发生相应的改变；另一方面地下水可以改变岩体的应力和形变。因此在岩土工程中研究地下水在裂隙中的渗流十分有必要。而岩体在天然环境下，岩石受到各方向的力比较复杂，进行人工节理的试验就显得简单易行，其中岩石节理的室内压剪渗流耦合试验是研究裂隙渗流的一种十分有效的方法。

在岩石节理的压剪过程中，当两个节理面在剪压作用下产生一定的位移时，通过在压剪盒进水口和出水口设置一定的水头差，即渗透水压力，来实现岩石节理内的水沿着指定路径流动，同时要保证压剪盒四周不漏水，因此需要使压剪盒具有良好的密封性质。但目前存在的试验盒密封效果都不理想，所以需要一种理想的密封试验盒来完成相关试验。

技术实现要素：

为解决上述问题，本专利公开一种柔性边界岩石裂隙压剪渗流耦合试验盒，可以保证在压剪试验过程中，试件产生相应位移时，实现水流仍然沿指定路径流动并且保证良好的密封性，解决漏水问题。

一种柔性边界岩石裂隙压剪渗流耦合试验盒，包括包含中空腔的橡胶垫层、不连续刚性加压板、可调节螺母、进水口、侧向挡板、上侧加压板、下侧加压板、出水口、上侧挡板、下侧挡板所组成的内部压剪系统与外部框架；所述的橡胶垫层，左右两侧设置不连续刚性加压板，上下两侧设置上侧加压板与下侧加压板；所述的上侧加压板上具有进水口，下侧加压板上具有出水口；所述的不连续刚性加压板，其特征在于使用透明材料制成；所述不连续刚性加压板，其特性在于可通过不同的加压组合方式，分别实现对试件的挤压、剪切、压剪共同作用；所述的上侧加压板、下侧加压板，其特征在于使用透明材料制成；所述的上侧挡板、下侧挡板，其特征在于使用透明材料制成，且预留有供加载杆通过的小孔。

在进行试验时，由于试件预制的裂隙具有一定角度，在加压过程中，会同时产生竖直方向与水平方向的力，进而使试件产生相应的位移。由于侧向位移的产生，使试件与橡胶垫层更加挤密，止水效果增强、同时不连续刚性加压板也施加一定压力，防止橡胶垫层由于缝隙形变过大而出现漏水情况。上侧加压板、下侧加压板起到固定试件并防止竖直位移过大的作用。

本设计的有益效果是：当进行压剪渗流耦合试验时，可以充分保证试验盒的密封性，防止漏水。同时可以通过调节试件的裂隙角度来控制剪应力与压应力的大小，还可以进行不同围压下的剪切渗流耦合试验。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

附图1为本设计所述压剪试验盒的结构示意图。

附图2为本设计的俯视图与橡胶垫层分布情况。

附图标记如下：1-试件，2-橡胶垫层，3-不连续侧向刚性加压板，4-可调节螺母，5-外部框架，6-进水口，7-上侧加压板，8-下侧加压板，9-出水口，10-侧向挡板，11-上侧挡板，12-下侧挡板。

具体实施方式

试验时，首先根据实验需要调节试验盒尺寸，然后根据实验需要加工具有一定倾斜裂隙的试件，然后将试件置于中部中空腔，由柔性橡胶垫层夹紧，同时侧向加压板根据需要进行加压，加压的过程中橡胶垫层产生一定的弹性形变，使得密封性增强。四周保持密闭后开始竖向加压，加压过程中，未挤密缝隙随应力增加而挤密，密封性进一步加强，达到有效的密封效果，防止漏水发生。侧向不连续刚性加压板可进行整体加压也可进行局部加压，局部加压可以避免整体加压引起的橡胶垫层不均匀变形而产生的漏水。也可根据实验需求，多个单一加压板同时加压进行侧向整体加压，不连续刚性加压板可通过不同的加压组合方式，分别实现对试件的挤压、剪切、压剪共同作用。由于各种侧向挡板与加压板均通过透明材料制作，可直接观察加压情况，也可以通过橡胶垫层的厚度变化来计算出相应的位移与压力变化。

密封情况达到要求后即可通过相应的进水装置从进水口进水，进行渗流实验。由于四周密封性较好，可以承受具有相应压力水头与流速水头的液体进入，在出水口可检测到相应的出水量，通过计算单位时间内的渗流量，结合相应的压剪力大小，可进行压剪渗流耦合的相应研究。

以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种柔性边界岩石裂隙压剪渗流耦合试验盒，属于岩石裂隙压剪渗流实验设备，包括外部框架和内部压剪系统；试验盒中部为包含中空腔的橡胶垫层；侧面不连续刚性加压板可对试件进行整体或局部加压；上侧加压板与下侧加压板共同作用提供竖直方向的加压；进出水口可提供有一定压力水头的水流进行渗流试验；该装置可用于研究岩石在挤压和剪切共同作用下的渗流特性。

技术研发人员：王刚;赵志鹏;蒋宇静;赵增辉;张永政
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2016.01.20
技术公布日：2017.07.28