CN209280524U - 一种岩石节理渗流剪切试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种岩石节理渗流剪切试验装置，包括上垫块和下垫块，上垫块与下垫块之间设置有岩样，岩样分为上岩样和下岩样，上岩样与下岩样之间形成节理面，其特征在于：下垫块上固定有第一剪切块和第二剪切块，第一剪切块和第二剪切块分别位于下岩样的左右两侧，第一剪切块的上端可滑动设置有第三剪切块，第二剪切块的上端可滑动设置有第四剪切块，第四剪切块的内部设置有一与节理面连通的进水管，进水管的进口处连接有进水装置，第一剪切块的内部设置有一与节理面连通的排水管，排水管的出口处连接有排水装置，节理面的前后两端分别固定有密封条；优点是模拟结果更真实、试验更准确且密封性较好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种试验装置，尤其涉及到一种岩石节理渗流剪切试验装置。
背景技术
自然界中的岩体受到外力作用时，会产生节理和裂隙等结构面，某个区域的完整岩石受到外力作用破裂时，会形成一对节理面，由于它们的强度和变形参数往往比岩石材料低一个甚至几个数量级，是工程岩体稳定性的决定性因素。另外，相对于岩石材料本身的低渗透性，节理面成为了岩体工程中地下水运移的主要通道，特别是近年来随着地下深部岩体工程如核废料处理、油气储存、CO2封存等大型工程兴建，岩体节理的水力学性质是关系此类工程安全与否的关键因素之一。
目前对岩石节理进行室内剪切-渗流耦合试验是研究节理全剪切-渗流耦合特性研究的直接有效的手段，对节理的水力耦合特性研究的早期，由于试验条件的限制，尤其是渗流密封技术，试验开展主要集中在节理的辐射流和法向-渗流耦合试验，进行节理剪切-渗流耦合试验并不多。目前国内仅有几台关于岩石节理剪切-渗流耦合特性的试验设备，由于密封技术及剪切渗流盒设计缺陷，在实际的试验过程中岩石节理的剪切渗流存在着密封效果差（水流无法按照预定的流向渗流）和试验结果精度不高(剪切盒系统的摩擦过大)的情况。
发明内容
本实用新型的主要目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟结果更真实、试验更准确且密封性较好的岩石节理剪切试验装置。
为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种岩石节理渗流剪切试验装置，包括上垫块和下垫块，所述的上垫块与所述的下垫块之间设置有岩样，所述的岩样分为上岩样和下岩样，所述的上岩样与所述的下岩样之间形成节理面，所述的下垫块上固定有第一剪切块和第二剪切块，所述的第一剪切块和所述的第二剪切块分别位于所述的下岩样的左右两侧，所述的第一剪切块的上端可滑动设置有第三剪切块，所述的第二剪切块的上端可滑动设置有第四剪切块，所述的第四剪切块的内部设置有一与所述的节理面连通的进水管，所述的进水管的进口处连接有进水装置，所述的第一剪切块的内部设置有一与所述的节理面连通的排水管，所述的排水管的出口处连接有排水装置，所述的节理面的前后两端分别固定有密封条。
所述的进水管包括相互垂直连接的第一管道和第二管道，所述的第一管道与所述的进水装置的出水口连通，所述的第二管道沿所述的第四剪切块的宽度方向设置，且所述的第二管道上等距间隔设置有多个出水孔，多个所述的出水孔朝向所述的节理面。该结构中，第一管道的设置用于将外部的水流引入第二管道中，并通过第二管道上的出孔向节理面渗流，保证了节理面内渗流水流入均匀。
所述的进水装置包括伺服水泵，所述的伺服水泵通过一进水阀与所述的第一管道连通。该结构中，打开进水阀，水流通过伺服水泵泵入第一管道中，通过调节伺服水泵能够有效控制所需的渗流水压，操作简单。
所述的排水管包括相互垂直连接的第三管道和第四管道，所述的第三管道与所述的排水装置的进水口连通，所述的第四管道沿所述的第一剪切块的宽度方向设置，且所述的第四管道上等距间隔设置有多个进水孔，多个所述的进水孔朝向所述的节理面。该结构中，节理面流出的水通过第四管道上的进水孔，汇集在第四管道中，并通过第三管道流出，第四管道上的多个进水孔保证了节理面内渗流水流出均匀。
所述的排水装置包括出水阀，所述的出水阀连接在所述的第三管道的出水端。该结构中，排水装置和出水阀的设置能够及时的将渗流在节理面内的水流排出，使渗流试验得以持续。
所述的第一剪切块的上端延伸设置有第一凸榫，所述的第三剪切块的下端设置有与所述的第一凸榫配合的第一榫槽，所述的第一凸榫滑动设置在所述的第一榫槽内。该结构中，第一凸榫与第一榫槽的配合，对于第三剪切块的运动起到导向作用，使其不易错位。
所述的第四剪切块的下端延伸设置有第二凸榫，所述的第二剪切块的上端设置有与所述的第二凸榫配合的第二榫槽，所述的第二凸榫滑动设置在所述的第二榫槽内。该结构中，第二凸榫与第二榫槽的配合，对于第四剪切块的运动起到导向作用，使其不易错位。
所述的密封条上涂覆有凡士林。该结构中，密封条上涂覆有凡士林一方面能够有效减小上岩样和下岩样之间的摩擦，另一方面还能保证上岩样和下岩样的节理面贴合的更紧密。
所述的密封条为聚氨脂橡胶密封条。聚氨脂橡胶密封条，具有可塑性好、摩擦小的特点。
所述的第一剪切块、所述的第二剪切块、所述的第三剪切块和所述的第四剪切块均由不锈钢材加工而成。不锈钢材制成的剪切块，具有强度高、耐水蚀性好的特点。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过向上垫块施加法向力，能够有效防止直接对上岩样施加法向力时，将上岩样压坏；下垫块的设置用于放置岩样和剪切块，提供一个比较平整的剪切平台；第一剪切块和第二剪切块的设置用于固定下岩样，保证下岩样在剪切过程中不发生位移，更好的进行剪切试验；在进行水平剪切时，通过对第四剪切块施加剪切力，第四剪切块受力向左发生位移，同时测量剪切向位移，测量方法简单；进水管和进水装置的设置能够将外部的水流引入上岩样与下岩样之间形成的节理面内，并且在外力的作用下进行渗流剪切试验；排水管和排水装置的设置能够将节理面内的水流及时排出，使渗流试验得以持续；密封条作为消耗品，成本较低，材质较软，可以很好的使上岩样与下岩样紧密贴合；本实用新型模拟结果更真实、试验更准确且密封性较好。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中进水装置、排水装置与节理面配合时的状态示意图；
图3是本实用新型中下岩样的结构示意图；
图4是本实用新型中第二剪切块和第四剪切块分离时的状态示意图；
图5是本实用新型中第一剪切块和第三剪切块分离时的状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对发明作进一步详细描述。
实施例一：如图所示，一种岩石节理渗流剪切试验装置，包括上垫块1和下垫块2，上垫块1与下垫块2之间设置有岩样3，岩样3分为上岩样31和下岩样32，上岩样31与下岩样32之间形成节理面33，其特征在于：下垫块2上固定有第一剪切块4和第二剪切块5，第一剪切块4和第二剪切块5分别位于下岩样32的左右两侧，第一剪切块4的上端可滑动设置有第三剪切块6，第二剪切块5的上端可滑动设置有第四剪切块7，第四剪切块7的内部设置有一与节理面33连通的进水管71，进水管71的进口处连接有进水装置72，第一剪切块4的内部设置有一与节理面33连通的排水管41，排水管41的出口处连接有排水装置42，节理面33的前后两端分别固定有密封条331。
实施例二：如图所示，一种岩石节理渗流剪切试验装置，包括上垫块1和下垫块2，上垫块1与下垫块2之间设置有岩样3，岩样3分为上岩样31和下岩样32，上岩样31与下岩样32之间形成节理面33，其特征在于：下垫块2上固定有第一剪切块4和第二剪切块5，第一剪切块4和第二剪切块5分别位于下岩样32的左右两侧，第一剪切块4的上端可滑动设置有第三剪切块6，第二剪切块5的上端可滑动设置有第四剪切块7，第四剪切块7的内部设置有一与节理面33连通的进水管71，进水管71的进口处连接有进水装置72，第一剪切块4的内部设置有一与节理面33连通的排水管41，排水管41的出口处连接有排水装置42，节理面33的前后两端分别固定有密封条331。
本实施例中，进水管71包括相互垂直连接的第一管道711和第二管道712，第一管道711与进水装置72的出水口连通，第二管道712沿第四剪切块7的宽度方向设置，且第二管道712上等距间隔设置有多个出水孔713，多个出水孔713朝向节理面33。
本实施例中，进水装置72包括伺服水泵（图未显示），伺服水泵（图未显示）通过一进水阀724与第一管道711连通。
本实施例中，排水管41包括相互垂直连接的第三管道411和第四管道412，第三管道411与排水装置的进水口连通，第四管道412沿第一剪切块4的宽度方向设置，且第四管道412上等距间隔设置有多个进水孔413，多个进水孔413朝向节理面33。
本实施例中，排水装置42包括出水阀421，出水阀421连接在第三管道411的出水端。
本实施例中，第一剪切块4的上端延伸设置有第一凸榫43，第三剪切块6的下端设置有与第一凸榫43配合的第一榫槽61，第一凸榫43滑动设置在第一榫槽61内。
本实施例中，第四剪切块7的下端延伸设置有第二凸榫73，第二剪切块5的上端设置有与第二凸榫73配合的第二榫槽51，第二凸榫73滑动设置在第二榫槽51内。
本实施例中，密封条331上涂覆有凡士林。
本实施例中，密封条331为聚氨脂橡胶密封条。
本实施例中，第一剪切块4、第二剪切块5、第三剪切块6和第四剪切块7均由不锈钢材加工而成。
Claims (10)
1.一种岩石节理渗流剪切试验装置，包括上垫块和下垫块，所述的上垫块与所述的下垫块之间设置有岩样，所述的岩样分为上岩样和下岩样，所述的上岩样与所述的下岩样之间形成节理面，其特征在于：所述的下垫块上固定有第一剪切块和第二剪切块，所述的第一剪切块和所述的第二剪切块分别位于所述的下岩样的左右两侧，所述的第一剪切块的上端可滑动设置有第三剪切块，所述的第二剪切块的上端可滑动设置有第四剪切块，所述的第四剪切块的内部设置有一与所述的节理面连通的进水管，所述的进水管的进口处连接有进水装置，所述的第一剪切块的内部设置有一与所述的节理面连通的排水管，所述的排水管的出口处连接有排水装置，所述的节理面的前后两端分别固定有密封条。
2.根据权利要求1所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的进水管包括相互垂直连接的第一管道和第二管道，所述的第一管道与所述的进水装置的出水口连通，所述的第二管道沿所述的第四剪切块的宽度方向设置，且所述的第二管道上等距间隔设置有多个出水孔，多个所述的出水孔朝向所述的节理面。
3.根据权利要求2所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的进水装置包括伺服水泵，所述的伺服水泵通过一进水阀与所述的第一管道连通。
4.根据权利要求3所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的排水管包括相互垂直连接的第三管道和第四管道，所述的第三管道与所述的排水装置的进水口连通，所述的第四管道沿所述的第一剪切块的宽度方向设置，且所述的第四管道上等距间隔设置有多个进水孔，多个所述的进水孔朝向所述的节理面。
5.根据权利要求4所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的排水装置包括出水阀，所述的出水阀连接在所述的第三管道的出水端。
6.根据权利要求1所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的第一剪切块的上端延伸设置有第一凸榫，所述的第三剪切块的下端设置有与所述的第一凸榫配合的第一榫槽，所述的第一凸榫滑动设置在所述的第一榫槽内。
7.根据权利要求1所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的第四剪切块的下端延伸设置有第二凸榫，所述的第二剪切块的上端设置有与所述的第二凸榫配合的第二榫槽，所述的第二凸榫滑动设置在所述的第二榫槽内。
8.根据权利要求1所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的密封条上涂覆有凡士林。
9.根据权利要求8所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的密封条为聚氨脂橡胶密封条。
10.根据权利要求1所述的一种岩石节理渗流剪切试验装置，其特征在于：所述的第一剪切块、所述的第二剪切块、所述的第三剪切块和所述的第四剪切块均由不锈钢材加工而成。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110687272A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-01-14 | 中山大学 | 基于地热开采的岩石节理面剪切渗流试验装置及试验方法 |
| CN111089826A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-01 | 河海大学 | 一种接触面大变形剪切渗流试验装置及使用方法 |
| CN111562182A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-08-21 | 四川轻化工大学 | 一种岩石节理渗流剪切试验装置 |
| CN113418851A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-21 | 浙江华东工程咨询有限公司 | 一种渗流检测试验仪 |
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