专利名称：岩石裂隙渗流试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及岩土力学试验领域中一套岩石裂隙渗流与正应力、剪应力耦合特性试验装置。可用来检测和研究岩石裂隙渗流特性。
背景技术：
大量岩土工程问题需要了解岩体裂隙的渗流特性。岩体裂隙在实际状态下，是受其面上的正应力、剪应力联合作用的，它的渗流特性受正应力、剪应力的综合影响。目前人们对不考虑应力作用和只考虑正应力作用的岩体裂隙渗流特性了解较充分，而对剪应力对岩体裂隙渗流特性的影响了解不多。原因在于按传统思路，岩体裂隙受正应力、剪应力作用下的渗流试验，因为水的密封非常困难而难以实现。
本发明的目的就是为了解决上述问题而开发出一套岩体裂隙渗流试验装置。该装置裂隙在变形过程中，水流通过时，不发生渗漏，可以实现岩体裂隙在各种正应力、剪应力组合作用下渗流试验；可以对裂隙垂直应力变形、剪切应力变形，进行准确测量；可以对裂隙沿途的水压及通过裂隙的流量进行准确测量。
发明内容
为了达到上述目的，本发明由垂直应力加载系统、剪应力加载系统、渗压加载系统、减摩滚轴、有中心孔试件、渗流测试系统、变形测试系统组成。其特征在于有中心孔试件由上下两块圆柱岩面叠合组成，叠合面即是岩石裂隙，为模拟不同粗糙度岩石裂隙，用不同级配的标准石英砂与环氧树脂搅合，粘贴在大理石叠合面壁面上，为了解决裂隙受正应力和剪应力发生变形过程中水通过裂隙的密封问题，采用在上试件块中心开中心孔，作为入水口，渗压加载由水箱经水管通过上试样中心孔进入裂隙面中心，水流由裂隙面中心向四周流出形成辐射流，从四周流出的水流入量水器。因此密封问题只需解决中心孔入水口的密封即可，避开了解决裂隙变形过程中的裂隙面的密封问题。剪应力的加载，采用在上、下试件块紧贴裂隙面处套钢箍，由两钢箍上各引出一对拉杆，把剪应力千斤顶支在上、下两拉杆之间，下试件块底面与反力支座之间放滚轴，通过套在上下试件上的钢箍和拉杆对裂隙面施加剪应力，当千斤顶加力时，底面与反力支座的摩擦力为零，下试件块相对上试件剪动来施加裂隙面的剪应力，由于钢箍紧贴裂隙面，也保证了施加的剪应力不会在裂隙面上产生弯矩，保证裂隙面上应力分布均匀，同时减少了一个剪应力加载支架，使结构简单。
本发明附图是岩石裂隙渗流试验装置结构图具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明。如图所示反力支座1、传压板2、垂直应力千斤顶3、上试件块4、钢箍5、裂隙面6、拉杆7、剪应力千斤顶8、下试件块9、滚轴10、水箱11、上试件中心孔12、量水器13、百分表14、测液压小孔15。用垂直应力千斤顶3通过传压板2与上试件块4对裂隙面6施加正应力，正应力由测量裂隙的面积，选取千斤顶的出力计算求出。用剪应力千斤顶8通过上下拉杆7及钢箍5对裂隙施加剪应力，剪应力的测量方法与正应力的相同。由于下试件块与反力支座1之间有滚轴10，摩擦力可以不计，千斤顶的力全部加在裂隙面上。渗压加载由水箱11经水管通过上试件块中心孔12进入裂隙面中心，以辐射流的形式，沿裂隙四周流出，进入圆形水槽，流入量水器13，剪切过程中，下试件块移动，上试件块固定，水的密封只需解决水路与中心孔入口的连接问题。在上试件块中心孔四周距中心孔2cm处对称开4个小孔，测量入口处的水压，水的流量在水流稳定后，测量水的流出量与时间计算出流量。用6个百分表和千分表测量裂隙变形。通过对不同正应力、不同剪应力、及不同水压下试验，即可了解岩石裂隙、正应力、剪应力与渗流的耦合规律。
本发明的优点是结构简单、操作简便；由套在上下试块紧贴裂隙面的钢箍施加，即减轻结构，又保证裂隙面上产生剪应力，不产生弯矩，实现理想的应力状态；渗压施加方法简单，水路中没有复杂的渗漏问题。
权利要求
1.一种岩石裂隙渗流试验装置，是由垂直应力加载系统、剪应力加载系统、渗压加载系统、减摩滚轴、有中心孔试件、渗流测试、变形测试系统所组成。其特征是渗压加载的有中心孔试样，由上下两块圆柱岩石叠合组成，在叠合面壁面上粘贴用不同级配的标准石英砂与环氧树脂的搅合物，模拟不同粗糙度的裂隙面(6)；采用在上试件块(4)中心开中心孔(12)作为渗压的入水口，渗压加载由水箱(11)经水管通过上试件中心孔(12)进入裂隙面(6)中心，向四周流出流入量水器(13)。
2.根据权利要求1所述的岩石裂隙渗流试验装置，其特征是剪应力加载是在上下试件块紧贴裂隙面(6)处套钢箍(5)，由两钢箍上各引出一对拉杆(7)，把剪应力千斤顶(8)支在上下两拉杆(7)之间，通过套在上下试件块上的钢箍(5)和拉杆(7)对裂隙面(6)施加剪应力，下试件块(9)的底面与反力支座(5)之间放滚轴(10)。
全文摘要
一种岩石裂隙渗流试验装置，由垂直应力加载系统，剪应力加载系统、渗压加载系统、减摩滚轴、有中心孔试件、渗流测试系统、变形测试系统所组成。其特征是渗压加载是水流由上试件块中心孔进入裂隙面的中心，经裂隙面向四周流出形成辐向流，解决水密封问题；剪应力加载是在上下试件块紧贴裂隙面处套钢箍，钢箍上各引出一对拉杆在上下拉杆之间支千斤顶，千斤顶对裂隙面施加剪应力，这种装置使裂隙面上应力分布均匀，结构简单。
文档编号G01N13/00GK1425906SQ01138320
公开日2003年6月25日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年12月19日
发明者陈从新, 刘才华, 付少兰, 刘小巍 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所