CN215179269U

CN215179269U - 一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置

Info

Publication number: CN215179269U
Application number: CN202121112263.3U
Authority: CN
Inventors: 马海春; 冯培超; 王京平; 钱家忠
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2031-05-21

Abstract

本实用新型公开了一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，包括底座，底座上方可拆卸安装有顶板，底座和顶板之间设置有可视筒体，可视筒体、顶板、底座共同围成第一空腔，第一空腔中设有下堵头、可视套管、上堵头，下堵头固定在底座上，上堵头的安装轴从顶板的安装孔中向上伸出，可视套管、上堵头和下堵头共同围成岩样容纳腔，可视套管与可视筒体内侧壁之间有间隙，上堵头内部开有注液通道，上堵头顶部设有注液口，下堵头上开有上下贯通的第一出液通道，顶板外侧上设有环压口和放空口；注液口和环压口分别外接水泵。本实用新型的优点：可模拟岩石裂隙在一定环压下受到流体渗流压力的影响变化，并可通过可视筒体实时观察。

Description

一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置

技术领域

本实用新型涉及机械装置，尤其涉及的是一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置。

背景技术

地下水渗流对岩石裂隙的影响是近年来重点关注的研究内容，涉及的问题涉及到地下建筑工程建设与维护、地下水污染防治、油气矿藏的开发和边坡的稳定性监测等领域。在目前的研究中，地下水渗流压力对岩石裂隙会造成一定的影响，但是因为监测手段的匮乏，不能够实时关注地下水渗流压力对岩石裂隙影响的过程，只能采用统计学的方法判断地下水渗流压力对岩石裂隙的影响，这种方法无法实现对岩石裂隙变化过程的真实评价。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，包括底座，所述底座上方可拆卸安装有顶板，底座和顶板之间设置有可视筒体，可视筒体、顶板、底座共同围成第一空腔，第一空腔中设有下堵头、可视套管、上堵头，下堵头固定在底座上，上堵头顶部设有向上延伸的安装轴，上堵头的安装轴从顶板的安装孔中向上伸出，安装轴与安装孔之间密封配合，可视套管上下两端分别套装在上堵头和下堵头上，可视套管、上堵头和下堵头共同围成一个岩样容纳腔，岩样容纳腔内放置有岩石样品，可视套管与可视筒体内侧壁之间的间隙形成环压间隙，上堵头内部开有注液通道，上堵头顶部设有注液口，注液通道上下两端分别与注液口和岩样容纳腔相连通，下堵头上开有上下贯通的第一出液通道，底座内部开有第二出液通道，底座外侧设有出液口，第二出液通道将第一出液通道和出液口相连通，顶板外侧上设有环压口和放空口，顶板内部开有环压注水通道和环压放空通道，环压注水通道连通环压口和环压间隙，环压放空通道连通放空口和环压间隙；所述注液口和环压口分别外接水泵。

进一步的，所述底座上沿周向均布有多个螺纹孔，顶板上沿周向均布有多个穿孔，多个穿孔与多个螺纹孔一一对应，每个螺纹孔中螺纹连接有螺杆，螺杆的下端与对应的螺纹孔螺纹连接，螺杆的上端向上穿过顶板的穿孔后连接有螺母，螺杆上在对应顶板的下方设有限位台阶。

进一步的，所述顶板顶部在对应安装轴的部位设有向上凸出的凸环，凸环的中心孔与顶板的安装孔同轴心贯通，且凸环的中心孔孔径大于顶板的安装孔孔径，上堵头的安装轴为上小下大的台阶轴，安装轴的大轴段和小轴段之间形成轴肩，上堵头的小轴段上滑动套装有一个压帽，压帽外侧壁与凸环的中心孔内侧壁螺纹连接，且压帽底部抵压在安装轴的轴肩上。

进一步的，所述压帽顶部设有一个凸缘，压帽的凸缘侧壁上开有多个沿径向延伸的手柄孔。

进一步的，所述可视套管为透明热缩管。

进一步的，所述顶板底面和底座顶面上分别开有供可视筒体上下两端嵌入的环形凹槽，环形凹槽中分别设有密封垫。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

本实用新型提供的一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，其通过注液口向岩样容纳腔注水，并通过环压口向可视套管与可视筒体之间的环压间隙注水，可模拟岩石裂隙在一定环压下受到流体渗流压力的影响变化，并可通过可视筒体和可视套管实时观察内部岩石裂隙的变化情况。此外，本装置结构简单，可视化，操作便捷，密封性好；可有效的实现在环压下渗流压力对岩石裂隙影响的实时观测，有助于地下水中渗流压力和地下岩石裂隙变化影响的相关研究。

附图说明

图1是本实用新型的主视剖面图。

图中标号：1底座1；2顶板；3螺杆；4螺母；5限位台阶；6可视筒体；7密封垫；8下堵头；9可视套管；10上堵头；11安装轴；12密封圈；13凸环；14轴肩；15压帽；16凸缘；17手柄孔；18岩石样品；19环压间隙；20注液通道；21注液口；22第一出液通道；23第二出液通道；24出液口；25环压口；26环压注水通道。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1，本实施例公开了一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，包括底座1，底座1上方可拆卸安装有顶板2，底座1上沿周向均布有多个螺纹孔，顶板2上沿周向均布有多个穿孔，多个穿孔与多个螺纹孔一一对应，每个螺纹孔中螺纹连接有螺杆3，螺杆3的下端与对应的螺纹孔螺纹连接，螺杆3的上端向上穿过顶板2的穿孔后连接有螺母4，螺杆3上在对应顶板2的下方设有限位台阶5，通过螺母4和限位台阶5对顶板2的上下位置进行限位。

底座1和顶板2之间设置有可视筒体6，顶板2底面和底座1顶面上分别开有供可视筒体6上下两端嵌入的环形凹槽，环形凹槽中分别设有密封垫7。可视筒体6、顶板2、底座1共同围成第一空腔，第一空腔中设有下堵头8、可视套管9、上堵头10，下堵头8固定在底座1上，上堵头10顶部设有向上延伸的安装轴11，上堵头10的安装轴11从顶板2的安装孔中向上伸出，安装轴11与安装孔之间通过密封圈12密封配合。顶板2顶部在对应安装轴11的部位设有向上凸出的凸环13，凸环13的中心孔与顶板2的安装孔同轴心贯通，且凸环13的中心孔孔径大于顶板2的安装孔孔径，上堵头10的安装轴11为上小下大的台阶轴，安装轴11的大轴段和小轴段之间形成轴肩14，上堵头10的小轴段上滑动套装有一个压帽15，压帽15外侧壁与凸环13的中心孔内侧壁螺纹连接，且压帽15底部抵压在安装轴11的轴肩14上，通过压帽15将上堵头10压在岩石样品18上。压帽15顶部设有一个凸缘16，压帽15的凸缘16侧壁上开有多个沿径向延伸的手柄孔17，在将压帽15旋入至凸环13的中心孔的过程中，可在手柄孔17中插入手柄，便于压帽15的旋转。

可视套管9可采用透明热缩管。可视套管9上下两端分别套装在上堵头10和下堵头8上，可视套管9、上堵头10和下堵头8共同围成一个岩样容纳腔，岩样容纳腔内放置有岩石样品18，可视套管9与可视筒体6内侧壁之间的间隙形成环压间隙19，上堵头10内部开有注液通道20，上堵头10顶部设有注液口21，注液通道20上下两端分别与注液口21和岩样容纳腔相连通，下堵头8上开有上下贯通的第一出液通道22，底座1内部开有第二出液通道23，底座1外侧设有出液口24，第二出液通道23将第一出液通道22和出液口24相连通，顶板2外侧上设有环压口25和放空口，顶板2内部开有环压注水通道26和环压放空通道，环压注水通道26连通环压口25和环压间隙19，环压放空通道连通放空口和环压间隙19。

注液口21和环压口25分别外接水泵，其中，注液口21外接由美国Teledyne Isco公司生产的型号为65D的高压高精度柱塞泵，通过高压高精度柱塞泵向注液口21注水，并可精确调节注水压力。环压口25外接J-X柱塞计量泵，通过J-X柱塞计量泵向环压口25注水，并可调节注水压力。

本实施例提供的装置的工作过程如下：

首先，将压帽15从凸环13的中心孔中旋出，拆下各个螺杆3上的螺母4，取下顶板2、上堵头10和可视筒体6，以竖向切开单条裂隙的岩石作为岩石样品18，将岩石样品18放置在底座1上，保持岩石样品18的竖向裂隙与上方的注液通道20和下方的第一出液通道22相对应，将上堵头10置于岩石样品18上，然后将透明热缩管从上往下套在上堵头10和下堵头8上，使得透明热缩管完全包裹住岩石样品18，经热风枪加热后透明热缩管会收缩紧紧包裹在上堵头10和下堵头8上。然后在底座1上的环形凹槽中插入可视筒体6，在上堵头10的安装轴11上套上顶板2，使顶板2底部的环形凹槽对准可视筒体6，并旋紧各个螺杆3上的螺母4，固定住顶板2的位置。然后将压帽15套在上堵头10的安装轴11上，并旋转压帽15，使得压帽15旋进至凸环13的中心孔中，并使得压帽15底部抵压在安装轴11的轴肩14上。之后将注液口21外接高压高精度柱塞泵，将环压口25外接J-X柱塞计量泵。

通过环压口25向透明热缩管与可视筒体6之间的环压间隙19中注水，待环压间隙19中的水满后会从放空口流出，此时用密封塞堵住放空口，保持透明热缩管与可视筒体6之间的环压间隙19为封闭状态，并可通过J-X柱塞计量泵来控制环压注水压力。通过注液口21向注液通道20注水，注液通道20的水流入至岩样容纳腔中，水经过岩石裂隙后最终通过出液口24流出，通过高压高精度柱塞泵可对注水压力进行精确控制。在改变环压与注水渗流压力的条件下可通过可视筒体6实时观察岩石裂隙的变化。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，包括底座，其特征在于：所述底座上方可拆卸安装有顶板，底座和顶板之间设置有可视筒体，可视筒体、顶板、底座共同围成第一空腔，第一空腔中设有下堵头、可视套管、上堵头，下堵头固定在底座上，上堵头顶部设有向上延伸的安装轴，上堵头的安装轴从顶板的安装孔中向上伸出，安装轴与安装孔之间密封配合，可视套管上下两端分别套装在上堵头和下堵头上，可视套管、上堵头和下堵头共同围成一个岩样容纳腔，岩样容纳腔内放置有岩石样品，可视套管与可视筒体内侧壁之间的间隙形成环压间隙，上堵头内部开有注液通道，上堵头顶部设有注液口，注液通道上下两端分别与注液口和岩样容纳腔相连通，下堵头上开有上下贯通的第一出液通道，底座内部开有第二出液通道，底座外侧设有出液口，第二出液通道将第一出液通道和出液口相连通，顶板外侧上设有环压口和放空口，顶板内部开有环压注水通道和环压放空通道，环压注水通道连通环压口和环压间隙，环压放空通道连通放空口和环压间隙；所述注液口和环压口分别外接水泵。

2.如权利要求1所述的一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，其特征在于：所述底座上沿周向均布有多个螺纹孔，顶板上沿周向均布有多个穿孔，多个穿孔与多个螺纹孔一一对应，每个螺纹孔中螺纹连接有螺杆，螺杆的下端与对应的螺纹孔螺纹连接，螺杆的上端向上穿过顶板的穿孔后连接有螺母，螺杆上在对应顶板的下方设有限位台阶。

3.如权利要求1所述的一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，其特征在于：所述顶板顶部在对应安装轴的部位设有向上凸出的凸环，凸环的中心孔与顶板的安装孔同轴心贯通，且凸环的中心孔孔径大于顶板的安装孔孔径，上堵头的安装轴为上小下大的台阶轴，安装轴的大轴段和小轴段之间形成轴肩，上堵头的小轴段上滑动套装有一个压帽，压帽外侧壁与凸环的中心孔内侧壁螺纹连接，且压帽底部抵压在安装轴的轴肩上。

4.如权利要求3所述的一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，其特征在于：所述压帽顶部设有一个凸缘，压帽的凸缘侧壁上开有多个沿径向延伸的手柄孔。

5.如权利要求1所述的一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，其特征在于：所述可视套管为透明热缩管。

6.如权利要求1所述的一种可视化的地下水渗流压力对岩石裂隙影响的装置，其特征在于：所述顶板底面和底座顶面上分别开有供可视筒体上下两端嵌入的环形凹槽，环形凹槽中分别设有密封垫。