CN110763605A - 改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，涉及马利奥特瓶技术领域，所述应用方法步骤为：马利奥特瓶改进、模拟实验和现场渗水实验。本发明中，对现有马利奥特瓶进行了改进，开展了室内验证实验、模拟渗水试验和现场试坑渗水方法性试验，验证了改进型马利奥特瓶实际使用效果，查明了试坑处导水洞花岗岩层渗透性，旨在为今后开展低渗透性花岗岩体内渗水试验提供参考，根据试验结果，将试验取得的渗透系数与一般裂隙岩体的渗透系数进行相比，对比试坑底部出露岩体的构造地质编录情况，可知导致渗透性变化的主要原因，由此得知试坑处导水洞花岗岩岩层的完整性和渗透性，以便采取何种程度的防渗措施。
Description
技术领域
本发明涉及马利奥特瓶技术领域，具体是改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法。
背景技术
马利奥特瓶（简称马氏瓶）是蒸渗计的主要组成部分（计量装置），蒸渗计是用来测取固定潜水位或动水位条件下的潜水蒸发量和入渗补给量的传统仪器。渗水试验是野外工作中利用一些工具直接测定岩土渗透系数的试验。渗水试验一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透系数的简易方法，试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法和双环法。
但是现有技术中，花岗岩地层的渗水性难以测试，导致难以根据其地区的渗透性来实施何种程度的防渗措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，所述应用方法步骤为：马利奥特瓶改进、模拟实验和现场渗水实验。
作为本发明进一步的方案：所述模拟实验的步骤如下所示：
步骤S1：开展简易改进马氏瓶模型室内试验，并记录注入水流量和时间的数据；
步骤S2：在室外选择了一处砂土地进行了模拟试验，并记录注入水流量和时间的数据。
作为本发明再进一步的方案：所述现场渗水实验的步骤如下所示：
步骤S1：在对应岩层内开挖一个方形试坑，对试坑底部出露岩体的构造情况进行了地质编录；
步骤S2：在试坑底铺设砂砾石层；
步骤S3：人工定时补水，控制流量连续均衡，注入水量达到稳定并延续了4小时结束试验，记录一定时间内水面的下降深度。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S1中的方形试坑的深度为40cm。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S2中的砂砾石层铺设在试坑底离潜水位约5m处，所述砂砾石层厚度为2cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、对现有马利奥特瓶进行了改进，开展了室内验证实验、模拟渗水试验和现场试坑渗水方法性试验，验证了改进型马利奥特瓶实际使用效果，查明了试坑处导水洞花岗岩层渗透性，旨在为今后开展低渗透性花岗岩体内渗水试验提供参考；
2、根据试验结果，将试验取得的渗透系数与一般裂隙岩体的渗透系数进行相比，对比试坑底部出露岩体的构造地质编录情况，可知导致渗透性变化的主要原因，由此得知试坑处导水洞花岗岩岩层的完整性和渗透性，以便采取何种程度的防渗措施。
附图说明
图1为一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法中现有马利奥特瓶的结构示意图。
图2为一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法中改进型马利奥特瓶的结构示意图。
图3为一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法中室内模拟试验的流量与时间关系曲线图。
图4为一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法中室外模拟试验的流量与时间关系曲线图。
图5为一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法中试坑渗水试验成果表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，应用方法步骤为：马利奥特瓶改进、模拟实验和现场渗水实验。
早在1684 年,法国物理学家马利奥特就设计了一种恒速滴定管，一种能控制水位又能自动连续补给水的量测装置，现在我们把这种装置叫做马利奥特瓶, 如图1所示。马利奥特瓶（简称马氏瓶）是蒸渗计的主要组成部分（计量装置），而蒸渗仪是观测入渗参数的必要设备，是用来测取固定潜水位或动水位条件下的入渗补给量的传统仪器。在地下水入渗研究中的应用超过百年历史，足见其工作原理的合理性和实用性。
试验工区位于新疆中天山以南某地，主要岩体介质是华力西期侵入的早二叠世二长花岗岩，花岗岩体完整性一般，局部节理发育，裂隙发育部位可容纳不同程度的裂隙水。根据工区实际情况，为了查明导水洞内花岗岩岩体渗透性特征，以便为渗漏量计算和防渗方案的制定提供可靠的理论依据，需在现场开展试坑渗水方法性试验，探讨在低渗透性花岗岩体内开展渗水试验的可行性。试坑渗水试验是在地表挖试坑注水,在坑底保持一定水层厚度,使水在地下水面以上的于土层中稳定下渗,根据单位时间内试坑的稳定耗水量测算岩层非饱和渗透系数的野外水文地质试验方法。由于现有马利奥特瓶主要用来测定野外包气带非饱和松散岩层的渗透系数，但工作区的岩层为花岗岩，不能很好的满足硬质岩层的渗水试验要求，需对马利奥特瓶进行改进，改进后的马利奥特瓶如图2所示。改进后的马利奥特瓶与现有马里奥特瓶相比控制水位更准确，灵敏度更高，水位下降毫米级也能反应，而且补水均匀连续，便于量测水量。
模拟实验的步骤如下所示：
步骤S1：在试验仪器加工前，开展简易改进马氏瓶模型室内试验，并记录注入水流量和时间的数据；如图3所示，试验开始阶段渗入流量变化幅度较大，但随时间变长，曲线整体上趋于稳定。
步骤S2：仪器加工完成后，为检验其整体性能，在室外选择了一处砂土地进行了模拟试验，并记录注入水流量和时间的数据。如图4所示，注入水的流量随时间是逐渐变小的，直至趋于稳定。曲线中出现的三处峰值正好对应于试验过程中的三次向马氏瓶中补水，经分析认为，由于补水后瓶内气压发生变化，马氏瓶的密闭阀门封闭不严所致。密闭阀门封闭严实后仪器工作完全正常，注入水的流量随时间曲线趋于稳定，能够满足野外试验的需要。
现场渗水实验的步骤如下所示：
步骤S1：在对应岩层内开挖一个方形试坑，对试坑底部出露岩体的构造情况进行了地质编录；
步骤S2：在试坑底铺设砂砾石层；
步骤S3：现场试验渗水速度远远大于马氏瓶的补水速度，因此选用人工定时补水，控制流量连续均衡，注入水量达到稳定并延续了4小时结束试验，记录一定时间内水面的下降深度
步骤S1中的方形试坑的深度为40cm，步骤S2中的砂砾石层铺设在试坑底离潜水位约5m处，砂砾石层厚度为2cm，渗水试验是野外测定包气带非饱和岩层渗透系数的简易方法，是在目标坑道内表层岩体上挖试坑进行渗水试验，本次试验目的是为了了解坑道内花岗岩岩层的渗透性。如图5所示，根据步骤S3记录的一定时间内水面的下降深度的方法来获取渗入流量。
试验结束时的水渗透深度，在试验后通过开采确定。
试验结果表明，试验取得的渗透系数与一般裂隙岩体的渗透系数相比明显偏大，对比试坑底部出露岩体的构造地质编录情况，可知主要原因是由于试坑底部有小断层通过，导致渗透性明显变强。由此可见，试坑处导水洞花岗岩岩层完整性较差渗透性较强，需采取防渗措施。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，其特征在于：所述应用方法步骤为：马利奥特瓶改进、模拟实验和现场渗水实验。
2.根据权利要求1所述的一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，其特征在于：所述模拟实验的步骤如下所示：
步骤S1：开展简易改进马氏瓶模型室内试验，并记录注入水流量和时间的数据；
步骤S2：在室外选择了一处砂土地进行了模拟试验，并记录注入水流量和时间的数据。
3.根据权利要求1所述的一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，其特征在于：所述现场渗水实验的步骤如下所示：
步骤S1：在对应岩层内开挖一个方形试坑，对试坑底部出露岩体的构造情况进行了地质编录；
步骤S2：在试坑底铺设砂砾石层；
步骤S3：人工定时补水，控制流量连续均衡，注入水量达到稳定并延续了4小时结束试验，记录一定时间内水面的下降深度。
4.根据权利要求3所述的一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，其特征在于：所述步骤S1中的方形试坑的深度为40cm。
5.根据权利要求3所述的一种改进型马利奥特瓶在花岗岩地层渗水试验的应用方法，其特征在于：所述步骤S2中的砂砾石层铺设在试坑底离潜水位约5m处，所述砂砾石层厚度为2cm。
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|---|---|---|---|---|
| CN113155706A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-23 | 山东省水利科学研究院 | 一种野外土壤测定包气带非饱和松散岩层渗透系数的方法 |
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