一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法及比对观测装置与流程

文档序号:20912773发布日期:2020-05-29 13:09阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:它包括以下步骤:

1)、首先将采集回来的花岗岩样品(8),依据比对观测装置的样品盒(7)大小尺寸进行裁切;然后将裁切的花岗岩样品(8)装入至比对观测装置的各样品盒(7)内;其中,花岗岩样品(8)高度小于样品盒(7)高度,以使花岗岩样品(8)与样品盒(7)顶壁之间保留一定的间隙;

2)、裁切的花岗岩样品(8)装入样品盒(7)时,在花岗岩样品(8)与样品盒(7)内壁接触面上涂抹黄油,以确保花岗岩样品(8)与样品盒(7)内壁之间的密封性;

3)、花岗岩样品装入样品盒(7)后,为避免过滤器中空气不易排出,需先关闭过滤器下端的出水口(20),然后向过滤器中预先注满所需液体,然后在样品盒(7)底部通过紧固螺栓加装过滤器,以对花岗岩样品(8)形成支撑,防止花岗岩样品(8)由样品盒(7)内脱落;

4)、上述准备完成后,继续关闭过滤器下端的出水口(20),然后通过储液稳定罐上的液体加注阀(14)依次向各样品盒(7)加注不同的液体,直至样品盒(7)、过滤器内都充满液体为止,其中要求充入储液稳定罐内的液面与储液稳定罐顶壁之间保留一定的间距;

5)、待储液稳压罐内液面依次稳定后,关闭液体加注阀(14),按规定测量各个样品盒7内的花岗岩样品8膨胀高度l,通过样品盒7内部尺寸,可以求出样品膨胀后体积,与初始体积对比,计算自由膨胀率;

6)、自由膨胀率计算完成后,打开空气泵(9),同时打开各过滤器下端的出水口(20),让压缩空气分别进入各储液稳定罐,记录花岗岩样品(8)等压渗流作用下的渗流量;

7)、不断记录各样品盒(7)上、下端两个孔隙水压力计(12)读数,并换算得出水头差δh,通过达西定律求得渗透系数;

8)、观测渗流过程中花岗岩样品(8)的变化,对比不同样品盒内的花岗岩样品(8)崩解、掉落速率;液面下降过快时,应及时通过液体加注阀(14)补充液体;

9)、记录各个样品盒(7)渗流变化趋于稳定时的总时间,当各个样品盒(7)渗流变化趋于稳定时,终止加压,结束对比观测试验;将液体放出,卸下过滤器,取出花岗岩样品(8);再依次取出过滤器上面的岩土碎屑,将岩土碎屑称重后,对比各个花岗岩样品(8)的崩解速率、崩解程度;

10)、通过对上述各个样品盒内的样品自由膨胀率、渗流量、渗透系数、崩解速率、崩解程度的综合对比,定性及定量的分析不同流体对于风化花岗岩样品(8)渗透特性的影响效应;据此指导教学、科研,以及工程勘察、设计、施工。

2.根据权利要求1所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:步骤1)所述的比对观测装置由底座(1)、支撑杆(2)、压力管(3)、储液稳定罐a(4)、储液稳定罐b(5)、储液稳定罐c(6)、样品盒(7)和过滤器构成;对称设置的底座(1)上固装有支撑杆(2),支撑杆(2)顶部固装有压力管(3),压力管(3)一端设置有空气泵(9),空气泵(9)经输气管(10)与压力管(3)连通;支撑杆(2)之间的压力管(3)下方并列安装有储液稳定罐a(4)、储液稳定罐b(5)和储液稳定罐c(6),各储液稳定罐下方对应安装有样品盒(7),各储液稳定罐分别通过连通管(13)与压力管(3)和样品盒(7)连通;各样品盒(7)底部通过固定螺栓安装有过滤器。

3.根据权利要求2所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:所述的样品盒(7)底部为敞口状,样品盒(7)的圆周上通过空心螺栓(11)呈上下状安装有孔隙水压力计(12)。

4.根据权利要求2所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:所述的储液稳定罐a(4)、储液稳定罐b(5)和储液稳定罐c(6)上分别安装有液体加注阀(14)。

5.根据权利要求2所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:所述的过滤器由滤网盒(15)、滤网a(16)、滤网b(17)、滤网c(18)和滤网d(19)构成,滤网盒(15)为变径空腔体,滤网盒(15)内通过变径台阶呈上下间隔状依次安装有网a(16)、滤网b(17)、滤网c(18)和滤网d(19);滤网盒(15)的底部呈封口状,滤网d(19)下方的滤网盒(15)上设置有出水口(20)。

6.根据权利要求5所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:所述的滤网a(16)孔径为10mm,滤网b(17)孔径为2mm,滤网c(18)孔径为0.25mm,滤网d(19)孔径为0.075mm。

7.根据权利要求2所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:所述的样品盒(7)采用透明材质制作,样品盒(7)上设置有刻度值。

8.根据权利要求1所述的一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法,其特征在于:自由膨胀率测定时,待储液稳压罐内液面依次稳定后,关闭液体加注阀(14),静置5小时后开始测量各个样品盒7内的花岗岩样品8膨胀高度l,并每隔5小时观测一次,通过测出的高度l与样品盒7内部尺寸,求出样品不同时间的体积,当前后两次体积差值小于0.2ml时认为样品已经稳定,此时将稳定后的体积与初始体积对比,计算自由膨胀率;全部试验完成后,取三组试验结果的平均值做为最终的自由膨胀率。


技术总结
本发明涉及一种等压渗流作用下不同流体对风化花岗岩渗透特性影响效应的比对方法及比对观测装置,属岩土工程技术领域。本发明以同等气压驱动不同液体在平行布置的多组风化花岗岩试样中连续渗流。通过空气泵控制压力,可模拟工程实际中的各种渗流工况,可进行一种流体渗流下多组试样对比观测,或多组试样下的多种流体对比观测。通过透明样品盒上的刻度值,可对比花岗岩样品的初始膨胀率。通过各级滤网筛分比例对比试样的渗流崩解、质量损失率等特性。通过观测试样上下端孔隙水压力、出水口的流量关系,根据达西定律可动态对比试样渗透系数的变化,从而有助于教学演示及科学研究,并为工程勘察、设计、施工提供准确的理论依据。

技术研发人员:郝勇
受保护的技术使用者:长江大学
技术研发日:2020.02.26
技术公布日:2020.05.29
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