一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法与流程

本发明涉及一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法；属于岩体水力学试验技术领域。

背景技术：

岩体由岩和裂隙两部分组成。通常裂隙的渗透系数远高于岩的渗透性，因此，岩体渗透性主要取决于裂隙的渗透性。研究表明，岩体的渗透性与岩体的力学性质(如抗剪强度、抗压强度等)相似，亦存在尺寸效应。岩体的渗透性随着试样尺寸的变化而变化，但目前岩体渗透性尺寸效应的控制机理尚未明了，有必要开展多种尺度岩裂隙的渗透试验，以深入探究岩体渗透性随尺寸变化的演变规律，进而揭示其控制机理。

岩裂隙渗透性尺寸效应试验研究，首先需要制作出系列尺寸(如10～100cm)的岩裂隙试样，但受客观条件限制，目前岩裂隙试样尺寸较小，无法满足在单一尺寸试样上实现系列尺寸岩裂隙渗透试验研究。

因此，为解决上述技术难题，确有必要提供一种大尺寸岩裂隙试样，以实现在单一大尺寸试样下开展系列尺寸岩裂隙渗透试验研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法，有效地解决了岩裂隙尺寸效应试验研究中试样，并实现了系列尺寸岩裂隙渗透试验；制作简单，具有应用价值。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法，包括如下步骤：

(1)将岩切割成上岩圆盘、下岩圆盘；

(2)将上岩圆盘上开设有1组以上的测压孔组，所述测压孔组由1个以上的测压孔组成，所述测压孔内安装有渗压计；

(3)将下岩圆盘的圆心处开设有注水孔，所述下岩圆盘外套接有集水槽，所述集水槽上开设有出水口；

(4)将步骤(2)中的上岩圆盘与步骤(3)中的下岩圆盘叠合形成岩裂隙；

(5)当步骤(2)中的上岩圆盘与步骤(3)中的下岩圆盘叠合形成岩裂隙后通过注水孔注水，为岩裂隙供水，用量水杯从出水口测量从岩裂隙外渗的水流流量；同时记录不同渗压计的渗流压力值；

(6)最后将用量水杯从出水口测量从岩裂隙外渗的水流流量和不同渗压计的渗流压力值代入径向流公式，从而计算出不同尺寸岩裂隙的渗透。

步骤(1)中岩加工打磨成直径为100cm的圆柱形岩，接着将圆柱形岩对中切割成上岩圆盘、下岩圆盘。

步骤(2)中将上岩圆盘上分别开设有第一测压孔组、第二测压孔组、第三测压孔组、第四测压孔组，所述第二测压孔组与第四测压孔组之间的上岩圆盘上开设有第一测压孔组，且所述第一测压孔组分别与第二测压孔组、第四测压孔组垂直安装；所述第二测压孔组与第四测压孔组之间的上岩圆盘上开设有第三测压孔组，且所述第三测压孔组也分别与第二测压孔组、第四测压孔组垂直安装；所述第一测压孔组由1个以上的第一测压孔组成，所述第二测压孔组由1个以上的第二测压孔组成，所述第三测压孔组由1个以上的第三测压孔组成，所述第四测压孔组由1个以上的第四测压孔组成。

所述第一测压孔组由4个第一测压孔组成，且相邻两个所述第一测压孔之间的距离为10cm；所述第二测压孔组由4个第二测压孔组成，且相邻两个所述第二测压孔之间的距离为10cm；所述第三测压孔组由4个第三测压孔组成，且相邻两个所述第三测压孔之间的距离为10cm；所述第四测压孔组由4个第四测压孔组成，且相邻两个所述第四测压孔之间的距离为10cm。

步骤(3)中注水孔与注水管相连。

步骤(6)中径向流公式为：

式中：ri——裂隙面的外径；

r0——裂隙面的内径；

μ——水流粘滞系数。

本发明的有益效果是：一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法，有效地解决了岩裂隙尺寸效应试验研究中试样，并实现了系列尺寸岩裂隙渗透试验；制作简单，具有应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明上岩圆盘的俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法，包括如下步骤：

(1)将岩切割成上岩圆盘1、下岩圆盘2；

(2)将上岩圆盘1上开设有1组以上的测压孔组，所述测压孔组由1个以上的测压孔组成，所述测压孔内安装有渗压计9；

(3)将下岩圆盘2的圆心处开设有注水孔3，所述下岩圆盘2外套接有集水槽5，所述集水槽5上开设有出水口6；

(4)将步骤(2)中的上岩圆盘1与步骤(3)中的下岩圆盘2叠合形成岩裂隙4；

(5)当步骤(2)中的上岩圆盘1与步骤(3)中的下岩圆盘2叠合形成岩裂隙4后通过注水孔3注水，为岩裂隙4供水，用量水杯7从出水口6测量从岩裂隙4外渗的水流流量；同时记录不同渗压计9的渗流压力值；

(6)最后将用量水杯7从出水口6测量从岩裂隙4外渗的水流流量和不同渗压计9的渗流压力值代入径向流公式，从而计算出不同尺寸岩裂隙的渗透。

步骤(1)中岩加工打磨成直径为100cm的圆柱形岩，接着将圆柱形岩对中切割成上岩圆盘1、下岩圆盘2。

步骤(2)中将上岩圆盘1上分别开设有第一测压孔组、第二测压孔组、第三测压孔组、第四测压孔组，所述第二测压孔组与第四测压孔组之间的上岩圆盘1上开设有第一测压孔组，且所述第一测压孔组分别与第二测压孔组、第四测压孔组垂直安装；所述第二测压孔组与第四测压孔组之间的上岩圆盘1上开设有第三测压孔组，且所述第三测压孔组也分别与第二测压孔组、第四测压孔组垂直安装；所述第一测压孔组由1个以上的第一测压孔11组成，所述第二测压孔组由1个以上的第二测压孔12组成，所述第三测压孔组由1个以上的第三测压孔13组成，所述第四测压孔组由1个以上的第四测压孔14组成。

所述第一测压孔组由4个第一测压孔11组成，且相邻两个所述第一测压孔11之间的距离为10cm；所述第二测压孔组由4个第二测压孔12组成，且相邻两个所述第二测压孔12之间的距离为10cm；所述第三测压孔组由4个第三测压孔13组成，且相邻两个所述第三测压孔13之间的距离为10cm；所述第四测压孔组由4个第四测压孔14组成，且相邻两个所述第四测压孔14之间的距离为10cm。

步骤(3)中注水孔3与注水管8相连。

步骤(6)中径向流公式为：

式中：ri——裂隙面的外径；

r0——裂隙面的内径；

μ——水流粘滞系数。

本实施例的一种大尺寸岩石裂隙渗透性尺寸效应试验方法，有效地解决了岩裂隙尺寸效应试验研究中试样，并实现了系列尺寸岩裂隙渗透试验；制作简单，具有应用价值。