CN113466059A - 一种防渗装置、剪切盒及防渗装置使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防渗装置、剪切盒及防渗装置使用方法，属于应力渗流耦合技术领域。所述防渗装置包括：柔性接头、封堵件、充填件、刺穿件及挤压件；所述充填件可穿过所述钻孔与所述渗流孔连通；所述柔性接头的第一端设置在所述钻孔内，所述柔性接头内开设有流道；所述封堵件固定设置在所述柔性接头的第一端；所述挤压件可设置在所述流道内，所述挤压件的外径大于所述流道的内径；所述刺穿件固定设置在所述挤压件的端部，所述刺穿件可穿过所述封堵件进入所述渗流孔内。本发明防渗装置、剪切盒及防渗装置使用方法可以使应力渗流耦合实验的防水效果得到保障，保证实验结果精确。
Description
技术领域
本发明涉及应力渗流耦合技术领域，特别涉及一种防渗装置、剪切盒及防渗装置使用方法。
背景技术
高陡边坡岩体在到地应力作用下，受到一个指向临空面剪力，岩体在该剪力长期作用下会产生流变；在连在连续降雨条件下，高陡边坡内部岩体因空隙和裂隙的存在将形成百米高水柱，因此受到高水压力作用，高水压力将会改变边坡内部岩体的应力状态，劣化岩体的物理、化学特性，导致流变速率加快，从而引起边坡失稳。
为了探究高水压力对岩体剪切流变特性的影响，需取边坡岩体进行室内应力渗流耦合实验，而在实验过程中高水压作用下剪切盒内岩石试件渗流孔的密封性存在问题，使得试件渗流孔内壁与试件接头外壁之间仍然有水进入，甚至溢出到试件表面，导致防水效果得不到保障，影响实验结果。
发明内容
本发明提供一种防渗装置、剪切盒及防渗装置使用方法，解决了或部分解决了现有技术中当进行应力渗流耦合实验时，岩石试件渗流孔的密封性存在问题，导致防水效果得不到保障，影响实验结果的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种防渗装置，设置岩石试样内，所述岩石试样内开设有钻孔及渗流孔，所述钻孔与所述渗流孔连通，所述渗流孔的直径小于钻孔的直径，所述防渗装置包括：柔性接头、封堵件、充填件、刺穿件及挤压件；所述充填件可穿过所述钻孔与所述渗流孔连通；所述柔性接头的第一端设置在所述钻孔内，所述柔性接头内开设有流道；所述封堵件固定设置在所述柔性接头的第一端；所述挤压件可设置在所述流道内，所述挤压件的外径大于所述流道的内径；所述刺穿件固定设置在所述挤压件的端部，所述刺穿件可穿过所述封堵件进入所述渗流孔内。
进一步地，所述柔性接头包括：第一接头及第二接头；所述第一接头与所述第二接头连通，所述第一接头的外径大于所述钻孔的内径；所述第二接头设置在所述钻孔内，所述第二接头的外径与所述钻孔的内径相匹配。
进一步地，所述第一接头的外壁上设置有密封圈。
进一步地，所述第一接头内开设有第一腔及第二腔；所述第二接头内开设有第三腔；所述第一腔通过所述第二腔与所述第三腔连通。
进一步地，所述第一腔为圆台状；所述第二腔与所述第三腔均为圆柱状；所述第一腔朝向所述第二腔的端部的直径与所述第二腔的直径相匹配；所述第一腔背离所述第二腔的端部的直径大于所述第二腔的直径。
进一步地，所述第一腔背离所述第二腔的端部的直径与所述挤压件的外径相匹配；所述第一腔朝向所述第二腔的端部的直径小于所述挤压件的外径。
进一步地，所述充填件包括：套管及压杆；所述压杆可滑动式地设置在所述套管内；所述套管的外径与所述钻孔的内径相匹配；所述套管的内径与所述渗流孔的内径相匹配。
进一步地，所述套管上设置有刻度。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种剪切盒，包括述的防渗装置。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种防渗装置使用方法包括以下步骤：将充填件插入钻孔，且与渗流孔连通，所述充填件向所述渗流孔内送入充填体；将黏胶注入所述钻孔内；将柔性接头的第一端插入所述钻孔内，且在所述柔性接头的第一端套设封堵件；将挤压件插入所述柔性接头的流道内，使所述柔性接头膨胀，所述柔性接头的外壁与所述钻孔的内壁充分接触；所述挤压件带动刺穿件穿过所述封堵件进入所述渗流孔内；待所述黏胶凝固后，将所述挤压件取出。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于充填件可穿过钻孔与渗流孔连通，柔性接头的第一端设置在钻孔内，柔性接头内开设有流道，封堵件固定设置在柔性接头的第一端，挤压件可设置在流道内，挤压件的外径大于流道的内径，刺穿件固定设置在挤压件的端部，刺穿件可穿过封堵件进入渗流孔内，所以，在进行应力渗流耦合实验之前，将充填件插入岩石试样的钻孔，且与岩石试样的渗流孔连通，充填件向渗流孔内送入充填体，防止黏胶进入渗流孔，当充填体填充完毕时，将黏胶注入钻孔内，将柔性接头的第一端插入钻孔内，通过封堵件防止黏胶进入柔性接头的流道内，将挤压件插入柔性接头的流道内，使柔性接头膨胀，柔性接头的外壁与钻孔的内壁充分接触，使黏胶均匀涂覆在柔性接头的外壁上，保证柔性接头的外壁与钻孔的内壁密封完全，使得钻孔的内壁与柔性接头外壁之间没有水进入，可以使应力渗流耦合实验的防水效果得到保障，保证实验结果精确，同时，挤压件带动刺穿件穿过封堵件进入渗流孔内，便于后续实验进行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的防渗装置的安装示意图；
图2为图1中防渗装置柔性接头的结构示意图；
图3为图1中防渗装置挤压件的结构示意图；
图4为图1中防渗装置充填件的结构示意图。
具体实施方式
参见图1-3，本发明实施例提供的一种防渗装置，设置岩石试样1内，岩石试样内开设有钻孔1-1及渗流孔1-2，钻孔1-1与渗流孔1-2连通，渗流孔1-2的直径小于钻孔1-1的直径，防渗装置包括：柔性接头2、封堵件3、充填件4、刺穿件5及挤压件6。
充填件4可穿过钻孔1-1与渗流孔1-2连通。
柔性接头2的第一端设置在钻孔1-1内，柔性接头2内开设有流道。
封堵件3固定设置在柔性接头4的第一端。
挤压件6可设置在流道内，挤压件6的外径大于流道的内径。
刺穿件5固定设置在挤压件6的端部，刺穿件5可穿过封堵件3进入渗流孔1-2内。
本申请具体实施方式由于充填件4可穿过钻孔1-1与渗流孔1-2连通，柔性接头2的第一端设置在钻孔1-1内，柔性接头2内开设有流道，封堵件3固定设置在柔性接头4的第一端，挤压件6可设置在流道内，挤压件6的外径大于流道的内径，刺穿件5固定设置在挤压件6的端部，刺穿件5可穿过封堵件3进入渗流孔1-2内，所以，在进行应力渗流耦合实验之前，将充填件4插入岩石试样1的钻孔1-1，且与岩石试样1的渗流孔1-2连通，充填件4向渗流孔内送入充填体，防止黏胶进入渗流孔1-2，当充填体填充完毕时，将黏胶注入钻孔1-1内，将柔性接头2的第一端插入钻孔1-1内，通过封堵件3防止黏胶进入柔性接头2的流道内，将挤压件6插入柔性接头2的流道内，使柔性接头2膨胀，柔性接头2的外壁与钻孔1-1的内壁充分接触，使黏胶均匀涂覆在柔性接头2的外壁上，保证柔性接头2的外壁与钻孔1-1的内壁密封完全，使得钻孔1-1的内壁与柔性接头2外壁之间没有水进入，可以使应力渗流耦合实验的防水效果得到保障，保证实验结果精确，同时，挤压件6带动刺穿件5穿过封堵件3进入渗流孔1-2内，便于后续实验进行。
在本实施方式中，柔性接头2的材质可以为硅胶，柔性接头2材质柔软，安装方便，在受到高压水作用时产生膨胀，封堵孔内空隙，其密封性更好。
充填体可以为易溶于水的细颗粒状物体，如食盐。
黏胶可以为液体防水胶。
封堵件3可以为塑料薄膜，可以封堵流道，同时便于刺穿件5刺穿。
刺穿件5的直径小于流道的内径，刺穿件5的直径与渗流孔1-2的内径相匹配，便于刺穿封堵件3。
钻孔1-1及渗流孔1-2与同心。
具体地，柔性接头2包括：第一接头2-1及第二接头2-2。
第一接头2-1与第二接头2-2连通，第一接头2-1的外径大于钻孔1-1的内径。
第二接头2-2设置在钻孔1-1内，第二接头2-2的外径与钻孔1-2的内径相匹配。
在本实施方式中，第一接头2-1设置在剪切盒的垫块7内，第一接头2-1的外壁上设置有密封圈8，通过密封圈8密封第一接头2-1与垫块7之间的空隙，防止渗水，第二接头2-2插入钻孔1-1内。
第一接头2-1内开设有第一腔2-3及第二腔2-4。
第二接头2-2内开设有第三腔2-5。
第一腔2-3通过第二腔2-4与第三腔2-5连通，第一腔2-3、第二腔2-4与第三腔2-5组成流道。
第一腔2-3为圆台状。即：第一腔2-3背离第二腔2-4的端部的直径与挤压件6的外径相匹配，第一腔2-3朝向第二腔2-4的端部的直径小于挤压件6的外径，且第一腔2-3背离第二腔2-4的端部的直径与挤压件6的外径相匹配，第一腔2-3朝向第二腔2-4的端部的直径小于挤压件6的外径，便于挤压件6进入流道内。在本实施方式中，挤压杆6的外径大于第二腔2-4的内径0.5mm。
第二腔2-4与第三腔2-5均为圆柱状。第一腔2-3朝向第二腔2-4的端部的直径与第二腔2-4的直径相匹配，第二腔2-4的直径与第三腔2-5的直径相匹配。第一腔2-3背离第二腔2-4的端部的直径大于第二腔2-4的直径，当挤压件6进入第二腔2-4及第三腔2-5内时，可以使柔性接头2膨胀，柔性接头2的外壁与钻孔1-1的内壁充分接触，使黏胶均匀涂覆在柔性接头2的外壁上，保证柔性接头2的外壁与钻孔1-1的内壁密封完全，使得钻孔1-1的内壁与柔性接头2外壁之间没有水进入，可以使应力渗流耦合实验的防水效果得到保障，保证实验结果精确。在本实施方式中，第三腔2-5的壁厚为1mm。
在本实施方式中，第一腔2-3与第二腔2-4连通处开设有倒角，便于挤压件6由第一腔2-3进入第二腔2-4。
具体地，挤压件6及刺穿件5均为中空筒状结构，当挤压件6带动刺穿件5穿过封堵件3进入渗流孔1-2内时，可以将充填体抽出，保证实验正常进行。
具体地，参见图4，充填件4包括：套管4-1及压杆4-2。
压杆4-2可滑动式地设置在套管4-1内。
套管4-1的外径与钻孔2-1的内径相匹配。
套管4-1的内径与渗流孔2-2的内径相匹配。
套管4-1上设置有刻度。
在本实施方式中，在进行应力渗流耦合实验之前，根据渗流孔1-2所需的充填体放入套管4内，根据套管4-1上设置的刻度，使放入套管4-1内的充填体的量与渗流孔1-2所需的充填体相匹配，然后通过压杆4-2将充填体压实，再将套管4-1插入钻孔2-1内，同时，套管4-1与渗流孔2-2连通，下压压杆4-2将充填体送入渗流孔内。
本发明还提出一种剪切盒，该剪切盒采用了所述防渗装置，该防渗装置的具体结构参照上述实施例，由于防渗装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
在本实施方式中，剪切盒包括：第一盒体9、第二盒体10、垫块7及法向加载压头11。
第一盒体9内开设有通槽，第二盒体10内开设有容置腔，岩石试样1的第一端设置在通槽内，岩石试样1的第二端设置在容置腔内。第一盒体9均开设有排水通道12，排水通道12与通槽及容置腔连通。
垫块7及法向加载压头11均设置在通槽内，垫块7设置在法向加载压头11与岩石试样1之间。垫块7及法向加载压头11均开设有进水通道13。
柔性接头2的第一端设置在岩石试样1的钻孔1-1内，柔性接头2的第二端设置在垫块7内，柔性接头2与进水通道13连通。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种防渗装置使用方法，包括以下步骤：
将充填件4插入钻孔1-1，且与渗流孔1-2连通，充填件4向渗流孔内送入充填体1-2，通过充填体1-2防止黏胶进入渗流孔1-2，。
将黏胶注入钻孔1-1内。
将柔性接头2的第一端插入钻孔1-1内，且在柔性接头2的第一端套设封堵件3，通过封堵件3防止黏胶进入柔性接头2的流道内。
将挤压件6插入柔性接头2的流道内，使柔性接头2膨胀，柔性接头2的外壁与钻孔1-1的内壁充分接触。
挤压件6带动刺穿件5穿过封堵件3进入渗流孔1-2内。
待黏胶凝固后，将挤压件6取出。
在本实施方式中，在向充填件4向渗流孔内送入充填体1-2之前，将岩石试样1加工成为实验所需的标准试件，在岩石试样1平行于剪切方向的上表面中心钻钻孔1-1，再在钻孔1-1的孔底钻出一个同心渗流孔1-2，并将钻孔1-1与渗流孔1-2的孔内清理干净。
挤压件6插入柔性接头2的流道后，将岩石试样1放置于20-30℃的干燥环境中养护24小时，待黏胶完全凝固后，再将挤压杆6拔出即可。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种防渗装置，设置岩石试样内，所述岩石试样内开设有钻孔及渗流孔，所述钻孔与所述渗流孔连通，所述渗流孔的直径小于钻孔的直径，其特征在于，所述防渗装置包括：柔性接头、封堵件、充填件、刺穿件及挤压件；
所述充填件可穿过所述钻孔与所述渗流孔连通；
所述柔性接头的第一端设置在所述钻孔内，所述柔性接头内开设有流道；
所述封堵件固定设置在所述柔性接头的第一端；
所述挤压件可设置在所述流道内，所述挤压件的外径大于所述流道的内径；
所述刺穿件固定设置在所述挤压件的端部，所述刺穿件可穿过所述封堵件进入所述渗流孔内。
2.根据权利要求1所述的防渗装置，其特征在于，所述柔性接头包括：第一接头及第二接头；
所述第一接头与所述第二接头连通，所述第一接头的外径大于所述钻孔的内径；
所述第二接头设置在所述钻孔内，所述第二接头的外径与所述钻孔的内径相匹配。
3.根据权利要求2所述的防渗装置，其特征在于：
所述第一接头的外壁上设置有密封圈。
4.根据权利要求2所述的防渗装置，其特征在于：
所述第一接头内开设有第一腔及第二腔；
所述第二接头内开设有第三腔；
所述第一腔通过所述第二腔与所述第三腔连通。
5.根据权利要求4所述的防渗装置，其特征在于：
所述第一腔为圆台状；
所述第二腔与所述第三腔均为圆柱状；
所述第一腔朝向所述第二腔的端部的直径与所述第二腔的直径相匹配；
所述第一腔背离所述第二腔的端部的直径大于所述第二腔的直径。
6.根据权利要求5所述的防渗装置，其特征在于：
所述第一腔背离所述第二腔的端部的直径与所述挤压件的外径相匹配；
所述第一腔朝向所述第二腔的端部的直径小于所述挤压件的外径。
7.根据权利要求1所述的防渗装置，其特征在于，所述充填件包括：套管及压杆；
所述压杆可滑动式地设置在所述套管内；
所述套管的外径与所述钻孔的内径相匹配；
所述套管的内径与所述渗流孔的内径相匹配。
8.根据权利要求7所述的防渗装置，其特征在于：
所述套管上设置有刻度。
9.一种剪切盒，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的防渗装置。
10.一种防渗装置使用方法，基于权利要求1所述的防渗装置，其特征在于，包括以下步骤：
将充填件插入钻孔，且与渗流孔连通，所述充填件向所述渗流孔内送入充填体；
将黏胶注入所述钻孔内；
将柔性接头的第一端插入所述钻孔内，且在所述柔性接头的第一端套设封堵件；
将挤压件插入所述柔性接头的流道内，使所述柔性接头膨胀，所述柔性接头的外壁与所述钻孔的内壁充分接触；
所述挤压件带动刺穿件穿过所述封堵件进入所述渗流孔内；
待所述黏胶凝固后，将所述挤压件取出。
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