CN207717452U - 一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于核电工程岩体渗流测试技术领域，具体涉及一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备。本实用新型将两块材质相同的岩体上下摞列放置，上位裂隙岩体的下表面和下位裂隙岩体的上表面形成接触面；下位裂隙岩体的上表面设有一圈凹槽，凹槽内放置密封圈；上位裂隙岩体内部上下贯通钻取若干通孔，并且通孔的下端面均包含在下位裂隙岩体的密封圈所围住的区域内；水流从上位裂隙岩体的部分通孔流入，在接触面密封圈内部渗流，进而通过上位裂隙岩体的其余通孔流出。本实用新型无需借助一定体积的空腔包裹，渗透性能测试结果能够准确反映裂隙岩体自身在力学作用下的力学性能，适用于常规厘米级尺度及米级以上尺度等各种尺度状态下的裂隙岩体渗流密封。
Description
技术领域
本实用新型属于核电工程岩体渗流测试技术领域，具体涉及一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备。
背景技术
核电工程设计中，岩体的力学属性是关系到核电工程建设质量与工程安全的重要设计指标。鉴于核电工程质量的严格要求，岩体的渗流特性更是其中的关键性参数，其对于核电设施的建造可行性及长期稳定性有重要影响。岩体的渗透系数及相关研究属于裂隙介质基本力学特性的研究范畴，对于岩石类含裂隙的准脆性材料，渗透性能是决定工程岩体长期安全性的重要因素。确保裂隙介质在不同应力作用下的渗透试验均能达到密封，是准确测试裂隙岩体渗透性能的前提。实现裂隙岩体在试验过程中的密封首当其冲需要解决的问题就是岩石样品的制备，样品的制备方法是约束密封性能的关键。
现有岩体渗流试验的样品制备技术，岩样为圆柱形或立方体形、尺度较小，一般为厘米级别，是将岩体切分为两半，再一一对齐复原，继而将岩体包裹在一定体积的空腔内，从空腔外部对空腔进行密封，间接地保证了裂隙岩体的密封。这种样品制备方法仅仅反映了包裹空腔内部的裂隙岩体在不同力学作用下的渗透性能，并不能反映裂隙岩体自身在力学作用下的力学性能。更重要的是，这种方法具有很大的局限性，其只能在裂隙岩体较小体积下采用，并不适用于米级及以上较大尺度范围内的裂隙岩体密封。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题为：
现有岩体渗流试验的样品制备技术，所采用的裂隙岩体样品均被包裹在一定的空腔内，仅反映了包裹空腔内部的裂隙岩体在不同力学作用下的渗透性能，并不能反映裂隙岩体自身在力学作用下的力学性能，并且小尺度的裂隙岩体渗透特性不适宜于较大尺度范围内的裂隙岩体渗透特性。
本实用新型的技术方案如下所述：
一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，
一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，包括以下步骤：包括两块材质相同的岩体，将两块岩体上下摞列放置，上位裂隙岩体的下表面和下位裂隙岩体的上表面形成接触面；下位裂隙岩体的上表面设有一圈凹槽，凹槽内放置密封圈；上位裂隙岩体内部上下贯通钻取若干通孔，并且通孔的下端面均包含在下位裂隙岩体的密封圈所围住的区域内；水流从上位裂隙岩体的部分通孔流入，在接触面密封圈内部渗流，进而通过上位裂隙岩体的其余通孔流出。
作为优选方案：上位裂隙岩体、下位裂隙岩体之间实现一定距离的相互剪切错动，通过控制剪切路径长度，即在水平面内实现上位裂隙岩体和下位裂隙岩体在左右方向或者前后方向的错动，实现上位裂隙岩体、下位裂隙岩体之间接触面处的水流始终全部处于密封圈内部。
作为优选方案：密封圈直径尺寸，依据国家“O型密封圈”的制作标准、上位裂隙岩体重量、密封圈材质的弹性模量确定。例如，密封圈圆柱形截面直径尺寸范围为8.4mm。
作为优选方案：密封圈凸起高度的最小值根据密封圈在一定压力作用下的容许回弹量设计；密封圈凸起高度的最大值须保证在剪切作用下，密封圈仍能够固定在凹槽内。
作为优选方案：对密封圈拐角大的部位进行圆滑处理，密封圈拐角圆弧半径优选小于等于1mm。
作为优选方案：所述凹槽，位于下位裂隙岩体上表面的中部位置。
作为优选方案：所述凹槽的宽度，根据密封圈的直径设置；所述凹槽的深度，根据密封圈的直径和密封圈的凸起高度设置。例如，凹槽的宽度为 11.5mm，深度为6.9mm。
作为优选方案：上位裂隙岩体、下位裂隙岩体之间的接触面粗糙度范围为0-1.6，凹槽侧面及底面表面的粗糙度范围为0-1.6，光洁度为6度。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，通过下位裂隙岩体上表面的密封圈得以保证水流在试验过程中始终密封在该区域内部，渗透性能测试结果能够准确反映裂隙岩体自身在力学作用下的力学性能；
(2)本实用新型的一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，无需借助一定体积的空腔包裹，适用于常规的厘米级尺度及米级以上尺度等各种尺度状态下的裂隙岩体渗流密封；
(3)本实用新型的一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，能够持续性地测量并获得液体介质表面水压力的参数数据，并有针对性地获得某特定位置液体介质水压力数据；
(4)本实用新型的一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，测量步骤便捷，测量结果准确可靠，特别适合于岩石、混凝土类准脆性材料的渗透性能测试。
附图说明
图1为本实用新型的上、下位裂隙岩体布局示意图；
图2为本实用新型的上位裂隙岩体结构示意图；
图3为本实用新型的下位裂隙岩体结构示意图；
图4为本实用新型的密封圈及凹槽的俯视图。
图中，1-上位裂隙岩体，2-下位裂隙岩体，3-通孔，4-通孔下端面，5-凹槽，6-渗流区域，7-密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备进行详细说明。
本实施例中的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，包括两块材质相同的岩体，两块岩体上下摞列放置，上位裂隙岩体1的下表面和下位裂隙岩体2的上表面形成接触面。
下位裂隙岩体2的上表面设有一圈凹槽5，凹槽5内放置密封圈7。上位裂隙岩体1内部上下贯通钻取若干通孔3，并且通孔下端面4均包含在下位裂隙岩体2的密封圈7所围住的区域内。水流从上位裂隙岩体1的部分通孔 3流入，在接触面密封圈7内部渗流，进而通过上位裂隙岩体1的其余通孔3 流出。
本实施例中，上、下位裂隙岩体2之间可实现一定距离的相互剪切错动，通过控制剪切路径长度，即在水平面内实现上、下两块岩体在左右方向或者前后方向的错动，实现上位裂隙岩体1、下位裂隙岩体2之间接触面处的水流始终全部处于密封圈7内部。
本实施例中，所述密封圈7可以为圆弧形或其它形状。在密封圈7拐角大的部位进行圆滑处理，使拐角圆弧半径尽可能小，优选密封圈7拐角圆弧半径小于等于1mm。
依据国家“O型密封圈”的制作标准，并结合上位裂隙岩体1重量以及密封圈7材质的弹性模量，核算压力，得到适宜的密封圈7圆柱形截面的直径尺寸。本实施例中，所述密封圈7圆柱形截面的直径范围为8.4mm。
所述密封圈7具有一定的厚度，其凸出于下位裂隙岩体2上表面的高度称为凸起高度：凸起高度的最小值根据密封圈7在一定压力作用下的容许回弹量设计；凸起高度的最大值须保证在剪切作用下，密封圈7仍能够固定在凹槽5内，防止密封圈7被来回剪切错动达不到密封效果。
位于下位裂隙岩体2上表面的凹槽5，其优选位于下位裂隙岩体2上表面的中部位置；凹槽5的宽度，根据密封圈7的直径设置，本实施例中，凹槽5的宽度为11.5mm；凹槽5的深度，根据密封圈7的直径和密封圈7的凸起高度设置，本实施例中，凹槽5的深度为6.9mm。
表面粗糙特性对密封圈7的密封效果具有决定性作用。本实施例中，上位裂隙岩体1、下位裂隙岩体2之间的接触面粗糙度范围为0-1.6(光洁度为 6度)；凹槽5侧面及底面表面的粗糙度范围为0-1.6(光洁度为6度)。
Claims (9)
1.一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，包括两块材质相同的岩体，其特征在于：
将两块材质相同的岩体上下摞列放置，上位裂隙岩体(1)的下表面和下位裂隙岩体(2)的上表面形成接触面；
下位裂隙岩体(2)的上表面设有一圈凹槽(5)，凹槽(5)内放置密封圈(7)；上位裂隙岩体(1)内部上下贯通钻取若干通孔(3)，并且通孔下端面(4)均包含在下位裂隙岩体(2)的密封圈(7)所围住的区域内；水流从上位裂隙岩体(1)的部分通孔(3)流入，在接触面密封圈(7)内部渗流，进而通过上位裂隙岩体(1)的其余通孔(3)流出；
上位裂隙岩体(1)、下位裂隙岩体(2)之间实现一定距离的相互剪切错动，通过控制剪切路径长度，即在水平面内实现上位裂隙岩体(1)和下位裂隙岩体(2)在左右方向或者前后方向的错动，实现上位裂隙岩体(1)、下位裂隙岩体(2)之间接触面处的水流始终全部处于密封圈(7)内部。
2.根据权利要求1所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：密封圈(7)直径尺寸，依据国家“O型密封圈”的制作标准、上位裂隙岩体(1)重量、密封圈(7)材质的弹性模量确定。
3.根据权利要求2所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：密封圈(7)凸起高度的最小值根据密封圈(7)在一定压力作用下的容许回弹量设计；密封圈(7)凸起高度的最大值须保证在剪切作用下，密封圈(7)仍能够固定在凹槽(5)内。
4.根据权利要求1所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：对密封圈(7)拐角大的部位进行圆滑处理。
5.根据权利要求4所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：所述密封圈(7)拐角圆弧半径小于等于1mm。
6.根据权利要求1所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：所述凹槽(5)，位于下位裂隙岩体(2)上表面的中部位置。
7.根据权利要求3所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：所述凹槽(5)的宽度，根据密封圈(7)的直径设置；所述凹槽(5)的深度，根据密封圈(7)的直径和密封圈(7)的凸起高度设置。
8.根据权利要求6所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：所述密封圈(7)圆柱形截面的直径尺寸范围为8.4mm；所述凹槽(5)的宽度为11.5mm；所述凹槽(5)的深度为6.9mm。
9.根据权利要求6所述的核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备，其特征在于：上位裂隙岩体(1)、下位裂隙岩体(2)之间的接触面粗糙度范围为0-1.6，凹槽(5)侧面及底面表面的粗糙度范围为0-1.6，光洁度为6度。
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| CN201721072644.7U CN207717452U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种核电工程设计中岩体渗流测试的样品制备设备 |
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| CN (1) | CN207717452U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109752249A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-14 | 北京交通大学 | 三轴泥水劈裂试验中试样与注浆底座的密封装置及密封方法 |
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2017
- 2017-08-25 CN CN201721072644.7U patent/CN207717452U/zh active Active
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| CN109752249A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-14 | 北京交通大学 | 三轴泥水劈裂试验中试样与注浆底座的密封装置及密封方法 |
| CN109752249B (zh) * | 2019-01-22 | 2024-02-27 | 北京交通大学 | 三轴泥水劈裂试验中试样与注浆底座的密封装置及密封方法 |
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