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专利名称：裂隙-岩块间水交换试验装置的制作方法
裂隙-岩块间水交换试验装置技术领域
本发明属于裂隙岩体水力学试验技术领域，尤其涉及一种裂隙-岩块间水交换试验装置。
背景技术：
裂隙是岩体渗流的主要通道，它对裂隙岩体的水力行为起控制作用，岩块主要是储水，裂隙、岩块之间存在水量交换，水交换对两者的水力特性存在影响。由于同步控制与测量裂隙和岩块的饱和度比较困难，因此对非饱和状态下的裂隙一岩块间水交换研究的很少。目前主要是通过室内概化模型试验、数值模拟和现场小规模入渗试验等途径研究单裂隙非饱和渗流机理并确定或测定单裂隙非饱和水力参数；但由于各研究者所采用的方法和裂隙模型存在差异，所揭示的单裂隙非饱和渗流机理也不尽相同，对裂隙非饱和渗流特性及其与本质影响因素间的关系还缺乏系统、统一的认识和理解。非饱和状态下裂隙一岩块间的水交换机理还不是很清楚，已有的水交换项公式主要是针对裂隙岩体饱和渗流，能否准确模拟非饱和状态下裂隙一岩块间的水交换还有待于试验验证。而裂隙一岩块间水交换项公式的准确性直接决定着双重介质模型模拟裂隙岩体地表入渗的精度。因此急需通过试验和理论分析，研究非饱和状态下裂隙一岩块间水交换的机理，并归纳出合理可靠的水交换项公式。发明内容
本发明的目的是提供一种裂隙-岩块间水交换试验装置。
本发明装置包括给水管、溢流水槽、试验槽、张力计、不锈钢筛网、玻璃隔板、有机玻璃弯管和铁支架；铁支架具体包括内铁支架和外铁支架，试验槽具体包括试验槽上层和试验槽下层；给水管设置在溢流水槽上方，为溢流水槽供水，溢流水槽位于外铁支架上端， 溢流水槽底部开有多个针孔，试验槽设置在溢流水槽正下方的内铁支架上，九根张力计布置在试验槽上层不同深处，试验槽上层正面开有多个监测孔，试验槽上层底板开有多个小出水孔，并铺设不锈钢筛网；试验槽下层底板亦开有3个大出水孔，试验槽下层底板的大出水孔与有机玻璃弯管相连。
本发明结构简单，操作方便，可观测水在岩块、裂隙中的入渗过程，同时可测量岩块、裂隙中含水量和水压力的变化过程，以定量分析岩块孔隙率和初始含水量、裂隙开度分布等因素对岩块-裂隙间水交换的影响，试验精度较高。


图1是裂隙-岩块间水交换试验装置示意图； 图2是本发明溢流水槽俯视图；图3是本发明试验槽上层俯视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明装置包括给水管1、溢流水槽2、试验槽上层4、试验槽下层5、 张力计6、不锈钢筛网8、玻璃隔板9、有机玻璃弯管10、内铁支架11和外铁支架12 ；试验槽上层4和试验槽下层5组成试验槽，给水管1设置在溢流水槽2上方，溢流水槽2位于外铁支架12上端，溢流水槽2底部开有多个针孔3，试验槽设置在溢流水槽正下方的内铁支架 11上，九根张力计6布置在试验槽上层4不同深处，试验槽上层4正面开有多个监测孔7， 试验槽上层底板开有多个小出水孔，并铺设不锈钢筛网8 ；试验槽下层5底板亦开有3个大出水孔，试验槽下层5底板的大出水孔与有机玻璃弯管10相连接。
给水管1为溢流水槽2供水，维持溢流水槽2水位稳定(不同水位对应不同的降雨强度)，溢流水槽2通过溢流水槽2底部的针孔3形成稳定降雨，试验槽上层4被玻璃隔板9 分割成三个区域，选择不同岩性的岩块，按要求的裂隙开度分布切割成两块，将切割后的两块岩块分别置于试验槽上层的左右两个区域，中间区域自然形成给定开度分布的裂隙。按要求将张力计6预埋在试验槽上层4不同深度，数个小时后，待张力计6读数稳定后记录张力计初始读数，用水份速测仪通过开设在试验槽上层正面的监测孔7分别测量岩块和裂隙不同部位的初始含水量，由此可得岩块和裂隙的水压力 饱和度的关系曲线。降雨沿试验槽上层入渗，通过张力计观测岩块和裂隙不同部位的水压力(负压)变化，岩块和裂隙不同部位的含水量变化用水份速测仪通过试验槽上层正面的监测孔测量，由此可得岩块和裂隙在降雨入渗过程中水压力 饱和度的变化过程关系曲线，根据水压力 饱和度关系曲线定量分析岩块-裂隙间的水交换量及水交换机制。入渗的水流通过不锈钢筛网8由试验槽上层底板流至试验槽下层5，水流通过与试验槽下层底板出水孔相连的有机玻璃弯管10经由橡胶管流到量筒，试验过程中定时段记录量筒中水量变化，得到通过岩块和裂隙的总渗流量。改变溢流水槽2的水位(即改变降雨强度)、改变岩块岩性、岩块初始含水量、裂隙开度分布等参数，重复上述试验步骤，便可得到不同降雨强度下，不同岩块孔隙率、岩块初始含水量及不同裂隙开度分布情况下裂隙-岩块间的水交换量，进而分析得到岩块孔隙率和初始含水量、裂隙开度分布、降雨强度等因素对岩块-裂隙间水交换的影响。此外，可在试验槽中仅放置岩块，重复上述试验步骤，进行无水量交换情况下的降雨入渗试验，将试验结果与考虑水量交换的试验结果进行对比，可评价水量交换对岩块、裂隙水力特性的影响程度。
如图2所示，为溢流水槽2俯视图，溢流水槽底部开有针孔3，可形成均勻降雨。
如图3所示，为试验槽上层俯视图，试验槽上层被玻璃隔板分隔成三个区域，并在试验槽上层底部铺设不锈钢滤网8。
权利要求
1.裂隙-岩块间水交换试验装置，包括给水管、溢流水槽、试验槽、张力计、不锈钢筛网、玻璃隔板、有机玻璃弯管和铁支架，其特征在于铁支架具体包括内铁支架和外铁支架，试验槽具体包括试验槽上层和试验槽下层；给水管设置在溢流水槽上方，为溢流水槽供水，溢流水槽位于外铁支架上端，溢流水槽底部开有多个针孔，试验槽设置在溢流水槽正下方的内铁支架上，九根张力计布置在试验槽上层不同深处，试验槽上层正面开有多个监测孔，试验槽上层底板开有多个小出水孔，并铺设不锈钢筛网；试验槽下层底板亦开有3个大出水孔，试验槽下层底板的大出水孔与有机玻璃弯管相连。
全文摘要
本发明公布了一种裂隙-岩块间水交换试验装置。目前主要是通过室内概化模型、数值模拟和现场小规模入渗试验等途径研究单裂隙非饱和渗流机理。本发明装置包括给水管、溢流水槽、试验槽、张力计、不锈钢筛网、玻璃隔板、有机玻璃弯管和铁支架；铁支架具体包括内铁支架和外铁支架，试验槽具体包括试验槽上层和试验槽下层；给水管为溢流水槽供水，溢流水槽位于外铁支架上端，底部开有多个针孔，试验槽设置在溢流水槽正下方的内铁支架上，试验槽上层正面开有多个监测孔，底板开有多个小出水孔，并铺设不锈钢筛网；九根张力计布置在试验槽上层不同深处；试验槽下层底板的大出水孔与有机玻璃弯管相连。本发明结构简单，操作方便，试验精度较高。
文档编号G01N15/08GK102519852SQ20111037013
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者张新海, 胡云进, 钟振, 陈国龙 申请人:浙江大学