專(zhuān)利名稱(chēng)：一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖石性能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種節(jié)理巖石透水性檢 測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在礦山、油田開(kāi)釆以及邊坡檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域中，都需要對(duì)自然節(jié)理巖石 的膨脹性與滲透性做出較準(zhǔn)確地檢測(cè)。目前，對(duì)自然節(jié)理巖石的膨脹性與滲 透性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，大多釆用以下兩種試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)，即人工巖石節(jié)理試 驗(yàn)方法和分次單獨(dú)試驗(yàn)方法。這兩種節(jié)理巖石實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)方法，在檢測(cè)方法的 設(shè)計(jì)、檢測(cè)方法的結(jié)構(gòu)上均存在著一些明顯不合理的地方，嚴(yán)重影響試驗(yàn)檢 測(cè)的過(guò)程及其結(jié)果，降低了實(shí)驗(yàn)分析的可靠性，拉大了實(shí)驗(yàn)與實(shí)際的差距。 例如釆用人工節(jié)理試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先必須采用相似材料模擬節(jié)理和 巖芯并進(jìn)行人工切割節(jié)理，再釆用粘合劑膠合模仿節(jié)理，該試驗(yàn)方法由于從 一開(kāi)始就拉大了試驗(yàn)節(jié)理與自然節(jié)理之間的距離，降低了理論檢測(cè)結(jié)果的實(shí) 際意義，其檢測(cè)結(jié)果不能滿(mǎn)足施工要求。而分次單獨(dú)試驗(yàn)方法，雖然其試驗(yàn) 結(jié)果有足夠的可靠性，但由于自然界中很難找到兩塊完全一致的試件，從而 影響?yīng)毩⒃囼?yàn)結(jié)果對(duì)自然節(jié)理性質(zhì)的檢測(cè)質(zhì)量，達(dá)不到對(duì)自然節(jié)理巖石膨脹 與滲透性檢測(cè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，該方法步驟簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便且適用范圍廣，能 準(zhǔn)確檢測(cè)自然節(jié)理膨脹和滲透性的相關(guān)參數(shù)而且檢測(cè)精度高。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種節(jié)理巖石透水性檢
測(cè)方法，包括以下步驟
(a) 制作自然節(jié)理巖石試件鉆取自然節(jié)理巖石巖芯并按剪切機(jī)8 機(jī)芯尺寸制作自然節(jié)理巖石試件；
(b) 將試件置于包括上剪切盒15和下剪切盒16的剪切盒1內(nèi)腔中 的剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3通過(guò)加載臺(tái)從外部作 用于剪切盒l(wèi),給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控制液壓系統(tǒng)7給試件提 供檢測(cè)所需的液壓環(huán)境，最終給試件提供一個(gè)模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水 和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境；
(c) 由控制系統(tǒng)4啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)5檢測(cè)并收集初始狀態(tài)下試件所受 的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓與出水壓數(shù)值，檢 測(cè)系統(tǒng)5同時(shí)向控制系統(tǒng)4反饋檢測(cè)并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)；
(d) 按試件的釆動(dòng)裂隙動(dòng)作情況，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3、檢
測(cè)系統(tǒng)5與液壓系統(tǒng)7動(dòng)作，檢測(cè)系統(tǒng)5實(shí)時(shí)檢測(cè)并收集試件的裂隙變形
以及應(yīng)力、流量、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)，同時(shí)將檢測(cè)數(shù)據(jù)同步反饋給控制系 統(tǒng)4并顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果；
(e) 控制系統(tǒng)4分析并處理檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，并按處理后得出的應(yīng)力 變形曲線(xiàn)、應(yīng)力滲流曲線(xiàn)、滲流量變形曲線(xiàn)與膨脹滲流曲線(xiàn)，分析計(jì)算試 件的膨脹性和滲透性相關(guān)參數(shù)；
在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，由平衡系統(tǒng)6控制試件所處的檢測(cè)裝置始終保持 整體結(jié)構(gòu)平衡，檢測(cè)系統(tǒng)5實(shí)時(shí)向控制系統(tǒng)4反饋其檢測(cè)到的與剪切盒1 相連接的平衡系統(tǒng)6的平衡狀態(tài)信號(hào)，由控制系統(tǒng)4相應(yīng)控制調(diào)整加載系 統(tǒng)3對(duì)剪切盒1施加的正應(yīng)力與剪應(yīng)力，以保持平衡系統(tǒng)6平衡。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟(a)中所述制作的自然節(jié)理巖石試件 形狀為長(zhǎng)方體或圓柱體。
步驟(a)中制作的所述自然節(jié)理巖石試件為100mmx 200mm的長(zhǎng)方體或 底面的直徑為50mm、長(zhǎng)為100mm的圓柱體。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，步驟(b)中所述給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力時(shí)，首先應(yīng)將試件放置在剪切機(jī)8的機(jī)芯內(nèi)部，再將剪切機(jī)8放置在剪
切盒1的內(nèi)部空腔中；其次控制加載系統(tǒng)3通過(guò)加載臺(tái)對(duì)剪切盒1施加正應(yīng) 力與剪應(yīng)力；之后控制與剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部相通的液壓系統(tǒng)7給試件提供排
水與不排水的液壓環(huán)境。
作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述加載臺(tái)為門(mén)式加載臺(tái)2,加載系統(tǒng)3 通過(guò)傳力板進(jìn)行分配載荷，門(mén)式加載臺(tái)2和剪切盒1控制剪切機(jī)8運(yùn)行，使 剪切機(jī)8始終處于剪切盒1內(nèi)部的載荷中心交點(diǎn)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述液壓系統(tǒng)7包括進(jìn)液系統(tǒng)9、回液 系統(tǒng)10與輔助回液系統(tǒng)11,回液系統(tǒng)10與輔助回液系統(tǒng)11分別與進(jìn)液系 統(tǒng)9相連通。
作為本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述檢測(cè)系統(tǒng)5包括監(jiān)測(cè)器12、收集 瓶13與儲(chǔ)存器14,其中監(jiān)測(cè)器12與剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部相接，回液系統(tǒng)10 與收集瓶13相接，輔助回液系統(tǒng)11依次與儲(chǔ)存器14、進(jìn)液系統(tǒng)9相通，監(jiān) 測(cè)器12與收集瓶13分別向控制系統(tǒng)4反饋監(jiān)測(cè)、收集的信號(hào)。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述監(jiān)測(cè)器12為力傳感器、位移傳感器 和流量傳感器，對(duì)試件所受的應(yīng)力、試件的位移、平衡系統(tǒng)6的平衡狀態(tài)以 及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓、出水壓進(jìn)行檢測(cè)。
綜上，釆用本發(fā)明一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、 步驟簡(jiǎn)單、搡作方便，無(wú)需對(duì)自然節(jié)理巖石作任何加工處理，即能測(cè)出被測(cè) 巖石的膨脹性與滲透性相關(guān)參數(shù)；2、適用范圍廣，適用于普氏硬度系數(shù)為 0.5 — 10范圍內(nèi)的不同硬度自然節(jié)理巖石的檢測(cè)；3、節(jié)理空隙水壓差可調(diào)范 圍大，水壓差可達(dá)到1Mpa左右；4、檢測(cè)精度高，膨脹系數(shù)檢測(cè)精度達(dá)10—4， 滲透性檢測(cè)精度達(dá)10—"達(dá)西；5、適用性強(qiáng)，適應(yīng)節(jié)理傾角在0—45。之間所 有自然節(jié)理巖石的膨脹性與滲透性檢測(cè)；6、智能化指令反饋、自動(dòng)平衡控 制，在平衡狀態(tài)檢測(cè)的同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析并儲(chǔ)存相關(guān)數(shù)據(jù)。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法所采用的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框
圖2為本發(fā)明所用檢測(cè)裝置的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3為本發(fā)明一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)的整體流程圖, 附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一剪切盒； 4一控制系統(tǒng)； 7 —液壓系統(tǒng)； IO—回液系統(tǒng); 13—收集瓶； 16 —下剪切盒(
2 —門(mén)式加載臺(tái)； 5—檢測(cè)系統(tǒng)； 8 —剪切機(jī)； ll一輔助回液系統(tǒng)； 14一儲(chǔ)存器；
3—加載系統(tǒng)； 6—平衡系統(tǒng)； 9一進(jìn)液系統(tǒng)； 12 —監(jiān)測(cè)器； 15 —上剪切盒;
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1、圖2,所述節(jié)理巖石透水性檢測(cè)裝置包括由上剪切盒15和 下剪切盒16組成的剪切盒1、控制系統(tǒng)4、由控制系統(tǒng)4控制并通過(guò)加載 臺(tái)對(duì)剪切盒1施加正應(yīng)力和剪應(yīng)力的加載系統(tǒng)3、置于剪切盒1內(nèi)部空腔 的剪切機(jī)8以及由控制系統(tǒng)4進(jìn)行控制的檢測(cè)系統(tǒng)5、平衡系統(tǒng)6與液壓 系統(tǒng)7。由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控 制液壓系統(tǒng)7給試件提供檢測(cè)所需的液壓環(huán)境。加載系統(tǒng)3通過(guò)加載臺(tái)對(duì) 剪切盒1施加正應(yīng)力和剪應(yīng)力，而剪切機(jī)8放置在上剪切盒15和下剪切 盒16之間所形成的空腔內(nèi)，剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部的空腔中放置被測(cè)試件。 在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)系統(tǒng)5、平衡系統(tǒng)6與液壓系統(tǒng)7同時(shí)向控制系統(tǒng)4 反饋控制信號(hào)。
如圖3所示，釆用所述節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要包括 以下步驟第一步、制作自然節(jié)理巖石試件鉆取自然節(jié)理巖石巖芯并按 剪切機(jī)8機(jī)芯尺寸制作試件。在檢測(cè)前，首先，應(yīng)采用鉆機(jī)鉆取自然節(jié)理
巖石巖芯并按剪切機(jī)8機(jī)芯尺寸制作自然節(jié)理巖石試件。制作的試件形狀
為長(zhǎng)方體或圓柱體，具體為100mmx 200mm的長(zhǎng)方體或底面的直徑為50mm、 長(zhǎng)為100mm的圓柱體。在制作試件時(shí)，無(wú)需對(duì)試件再作其他處理，制作工 藝較簡(jiǎn)單，保持自然節(jié)理巖石的原始狀態(tài)即可。
第二步、將試件置于包括上剪切盒15和下剪切盒16的剪切盒1內(nèi)腔 中的剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3通過(guò)加載臺(tái)從外部 作用于剪切盒l(wèi)，給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控制液壓系統(tǒng)7給試件 提供檢測(cè)所需的液壓環(huán)境，最終給試件提供一個(gè)模擬節(jié)理巖石天然裂隙含 水和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境。此步驟主要是將之前所制作的自然節(jié)理巖 石試件放入檢測(cè)裝置中，并給被測(cè)試件提供一個(gè)模擬狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境。
首先，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3動(dòng)作，向加載系統(tǒng)3發(fā)出操作加 載臺(tái)指令，加載臺(tái)按照指令開(kāi)始動(dòng)作，此時(shí)從剪切盒l(wèi)中取出剪切機(jī)8的 內(nèi)部機(jī)芯，在其內(nèi)部空腔中裝入自然節(jié)理巖石試件并將剪切機(jī)機(jī)芯放回于 加載系統(tǒng)3中，之后由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3啟動(dòng)給試件施加正應(yīng)力 和剪應(yīng)力。所述加載臺(tái)為門(mén)式加載臺(tái)2，加載系統(tǒng)3通過(guò)傳力板進(jìn)行分配 載荷，門(mén)式加載臺(tái)2和剪切盒1控制剪切機(jī)8運(yùn)行，使剪切機(jī)8始終處于 剪切盒1內(nèi)部載荷中心交點(diǎn)。試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)需要由控制系統(tǒng)4相應(yīng)控制 門(mén)式加載臺(tái)2，滿(mǎn)足本節(jié)理巖石透水性檢測(cè)裝置在不同正應(yīng)力和剪應(yīng)力條 件下的進(jìn)行試驗(yàn)。
在啟動(dòng)加載系統(tǒng)3的同時(shí)由控制系統(tǒng)4啟動(dòng)液壓系統(tǒng)7,所述液壓系 統(tǒng)7與剪切機(jī)8的機(jī)芯內(nèi)部相通，其包括進(jìn)液系統(tǒng)9、回液系統(tǒng)10與輔助 回液系統(tǒng)11，回液系統(tǒng)IO與輔助回液系統(tǒng)ll各自獨(dú)立工作，二者分別與 進(jìn)液系統(tǒng)9相連通。最終通過(guò)控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3與液壓系統(tǒng)7, 給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，最終給被測(cè)試件提供一個(gè)模擬天然裂隙含水 和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境。
第三步、由控制系統(tǒng)4啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)5檢測(cè)并收集初始狀態(tài)下試件所 受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓與出水壓數(shù)值，
檢測(cè)系統(tǒng)5同時(shí)向控制系統(tǒng)4反饋檢測(cè)并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)。所述檢測(cè)系
統(tǒng)5分別與液壓系統(tǒng)7、剪切機(jī)8的機(jī)芯內(nèi)部相接，其包括監(jiān)測(cè)器12、收 集瓶13與儲(chǔ)存器14,其中監(jiān)測(cè)器12與剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部相接，回液系統(tǒng) 10與收集瓶13相接，輔助回液系統(tǒng)11依次與儲(chǔ)存器14、進(jìn)液系統(tǒng)9相 通，監(jiān)測(cè)器12與收集瓶13分別向控制系統(tǒng)4反饋監(jiān)測(cè)、收集的信號(hào)。而 監(jiān)測(cè)器12為力傳感器、位移傳感器和流量傳感器，采用力傳感器、位移 傳感器和流量傳感器對(duì)初始狀態(tài)下剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部的試件所受的應(yīng)力、 試件的位移、平衡系統(tǒng)6的平衡狀態(tài)以及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓、 出水壓進(jìn)行檢測(cè)?？傊ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)器12與收集瓶13將檢測(cè)并收集到的初始 狀態(tài)下試件所受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓、 出水壓數(shù)值反饋到控制系統(tǒng)4。此系列檢測(cè)到的初始狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)據(jù)作 為檢測(cè)分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)相當(dāng)重要。
第四步、按試件的釆動(dòng)裂隙動(dòng)作情況，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3、 檢測(cè)系統(tǒng)5與液壓系統(tǒng)7動(dòng)作，檢測(cè)系統(tǒng)5實(shí)時(shí)檢測(cè)并收集試件的裂隙變 形以及應(yīng)力、流量、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)，同時(shí)將檢測(cè)數(shù)據(jù)同步反饋給控制 系統(tǒng)4并顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。按試件的采動(dòng)裂隙動(dòng)作情況，通過(guò)控制編程 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)4對(duì)加載系統(tǒng)3、檢測(cè)系統(tǒng)5與液壓系統(tǒng)7的綜合控制。具 體是控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3按試件的采動(dòng)裂隙動(dòng)作情況給試件施加檢 測(cè)過(guò)程中相應(yīng)所需的正應(yīng)力與剪應(yīng)力。同時(shí)控制液壓系統(tǒng)7始終保持給被 測(cè)試件提供一個(gè)模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液壓應(yīng)力狀態(tài)，與此同時(shí)各 系統(tǒng)向控制系統(tǒng)4反饋檢測(cè)并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏幕 將各系統(tǒng)反饋給控制系統(tǒng)4的相應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示出來(lái)。
在檢測(cè)過(guò)程中，液壓系統(tǒng)7中的進(jìn)液系統(tǒng)9給被測(cè)試件兩端形成滲透 壓差，回液系統(tǒng)IO直接與檢測(cè)系統(tǒng)5中的收集瓶13相接用來(lái)測(cè)定被測(cè)試 件的滲透量，收集瓶13中安裝的電子稱(chēng)進(jìn)行稱(chēng)量并將結(jié)果反饋給控制系 統(tǒng)4,之后控制系統(tǒng)4根據(jù)傳入的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分析、處理并儲(chǔ)存。同時(shí) 監(jiān)測(cè)器12中的流量傳感器對(duì)進(jìn)液系統(tǒng)9與回液系統(tǒng)10的流量實(shí)時(shí)進(jìn)行檢
測(cè)并反饋各自流量信號(hào)，輔助回液系統(tǒng)11主要起輔助作用，控制系統(tǒng)4 對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行分析處理后，發(fā)出相應(yīng)的控制指令。當(dāng)上剪切盒15和下 剪切盒16間所形成的空腔內(nèi)即被測(cè)試件兩端液體的壓差超出預(yù)定范圍時(shí)， 控制系統(tǒng)4及時(shí)向輔助回液系統(tǒng)11發(fā)出相應(yīng)控制指令，啟動(dòng)輔助回液系 統(tǒng)11;否則在流量平衡的狀態(tài)下，輔助回液系統(tǒng)ll不工作。當(dāng)輔助回液 系統(tǒng)ll工作時(shí)，將多余的液體排入儲(chǔ)存器14進(jìn)行暫時(shí)儲(chǔ)存，之后控制系 統(tǒng)4控制儲(chǔ)存器14將其內(nèi)儲(chǔ)存的液體又返回進(jìn)液系統(tǒng)9，進(jìn)行循環(huán)再次利 用。與此同時(shí)儲(chǔ)存器14向控制系統(tǒng)4反饋控制信號(hào)。另外回液系統(tǒng)10通 過(guò)收集瓶13與進(jìn)液系統(tǒng)9相接，將液體返回進(jìn)行循環(huán)再次利用。
在檢測(cè)過(guò)程中，始終保持被測(cè)試件處于模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液 壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境中，按試件的釆動(dòng)裂隙動(dòng)作情況由控制系統(tǒng)4進(jìn)行綜 合控制。檢測(cè)系統(tǒng)5實(shí)時(shí)對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給控制系統(tǒng) 4,其中監(jiān)測(cè)器12與剪切機(jī)8的機(jī)芯內(nèi)部相接，用來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)芯內(nèi)部的被測(cè)試 件在相應(yīng)正應(yīng)力和剪應(yīng)力條件下所發(fā)生的應(yīng)力和位移的變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)器l2 向控制系統(tǒng)4反饋所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)4對(duì)所傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、 處理、儲(chǔ)存并顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，同時(shí)控制系統(tǒng)4相應(yīng)地向監(jiān)測(cè)器12發(fā)出控 制指令。
第五步、控制系統(tǒng)4分析并處理檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，并按處理后得出的應(yīng) 力變形曲線(xiàn)、應(yīng)力滲流曲線(xiàn)、滲流量變形曲線(xiàn)與膨脹滲流曲線(xiàn)計(jì)算試件的 膨脹性和滲透性相關(guān)參數(shù)。在上述檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)系統(tǒng)5將檢測(cè)到的測(cè) 試過(guò)程中的試件受力、位移、孔隙水壓等數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)4，控制系 統(tǒng)4對(duì)傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理并儲(chǔ)存，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏幕反映 給用戶(hù)。根據(jù)巖石力學(xué)原理，控制系統(tǒng)4即可相應(yīng)繪制得出被測(cè)試件在檢 測(cè)過(guò)程中檢測(cè)到的應(yīng)力變形曲線(xiàn)、應(yīng)力滲流曲線(xiàn)、滲流量變形曲線(xiàn)與膨脹 滲流曲線(xiàn)，并將各檢測(cè)結(jié)果反映到計(jì)算機(jī)顯示屏幕，由用戶(hù)選擇存儲(chǔ)或打 印，根據(jù)上述檢測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果即可計(jì)算得出試件的膨脹性和滲透性相關(guān) 參數(shù)。 具體是檢測(cè)系統(tǒng)5中的收集瓶13與回液系統(tǒng)IO相連，收集瓶13中 安裝的電子稱(chēng)對(duì)回液系統(tǒng)10的流量等數(shù)值進(jìn)行稱(chēng)量并將結(jié)果反饋給控制
系統(tǒng)4,同時(shí)監(jiān)測(cè)器12中的流量傳感器對(duì)進(jìn)液系統(tǒng)9與回液系統(tǒng)10的流 量實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)并反饋各自流量信號(hào)；而監(jiān)測(cè)器12中的力傳感器和位移 傳感器對(duì)試件所受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的進(jìn)水壓、出水 壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的相應(yīng)數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)4。對(duì)上述測(cè)試過(guò)程 中檢測(cè)并收集到的試件裂隙變形以及應(yīng)力、流量、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析計(jì)算，相應(yīng)繪制得出被測(cè)試件在檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)到的應(yīng)力變形曲線(xiàn)、
應(yīng)力滲流曲線(xiàn)、滲流量變形曲線(xiàn)與膨脹滲流曲線(xiàn)。根據(jù)試件裂隙變形以及 應(yīng)力、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)即應(yīng)力變形曲線(xiàn)，即可計(jì)算得出被測(cè)試件膨脹性 的相關(guān)參數(shù)；而根據(jù)試件外圍液體的流量、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)即應(yīng)力滲流 曲線(xiàn)、滲流量變形曲線(xiàn)與膨脹滲流曲線(xiàn)，即可計(jì)算得出被測(cè)試件滲透性的 相關(guān)參數(shù)。
在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，啟動(dòng)加載系統(tǒng)3與液壓系統(tǒng)7的同時(shí)也啟動(dòng)平衡 系統(tǒng)6，平衡系統(tǒng)6與剪切盒1相連接，用以控制整個(gè)檢測(cè)裝置的整體結(jié) 構(gòu)平衡，以防剪切盒1在正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)。檢測(cè)系統(tǒng)5 實(shí)時(shí)向控制系統(tǒng)4反饋其檢測(cè)到的與剪切盒1相連接的平衡系統(tǒng)6的平衡 狀態(tài)信號(hào)，由控制系統(tǒng)4相應(yīng)控制調(diào)整加載系統(tǒng)3對(duì)剪切盒1施加的正應(yīng) 力與剪應(yīng)力，以保持平衡系統(tǒng)6平衡。檢測(cè)系統(tǒng)5中的位移傳感器對(duì)平衡 系統(tǒng)6的位置狀態(tài)作出檢測(cè)，并同時(shí)向控制系統(tǒng)4反饋相應(yīng)平衡系統(tǒng)6的 平衡狀態(tài)信號(hào)，控制系統(tǒng)4根據(jù)傳入的平衡狀態(tài)信號(hào)進(jìn)一步分析平衡系統(tǒng) 6的平衡狀態(tài)以及不平衡程度并對(duì)加載系統(tǒng)3作出相應(yīng)控制，調(diào)節(jié)并改變 加載臺(tái)2施加在剪切盒1上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，保持平衡系統(tǒng)6平衡，從 而保證本節(jié)理巖石透水性檢測(cè)裝置在試驗(yàn)過(guò)程中始終處于平衡狀態(tài)?？傊?， 通過(guò)平衡系統(tǒng)6始終保持試件所處的檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)平衡，同時(shí)通過(guò)檢 測(cè)系統(tǒng)5將檢測(cè)裝置的狀態(tài)是否平衡以及不平衡程度等及時(shí)反饋給控制系 統(tǒng)4,而控制系統(tǒng)4根據(jù)傳入的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后向加載系統(tǒng)3發(fā)
出相應(yīng)地調(diào)節(jié)控制指令。
綜上所述，平衡系統(tǒng)6和檢測(cè)系統(tǒng)5均通過(guò)控制系統(tǒng)4發(fā)揮作用，控制
系統(tǒng)4控制檢測(cè)裝置在不同正應(yīng)力和剪應(yīng)力的進(jìn)行試驗(yàn)。加載系統(tǒng)3通過(guò)門(mén) 式加載臺(tái)2對(duì)上剪切盒15和下剪切盒16施加正應(yīng)力和剪應(yīng)力。而門(mén)式加載 臺(tái)2和剪切盒1控制剪切機(jī)8運(yùn)行，使剪切機(jī)8始終處于載荷中心交點(diǎn)。而 剪切機(jī)8機(jī)芯內(nèi)部的圓柱腔中放置被測(cè)試件，上剪切盒15和下剪切盒16在 正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下錯(cuò)動(dòng)，并在控制系統(tǒng)4的控制下，形成對(duì)自然節(jié)理巖 石加載、液壓、平衡與檢測(cè)的聯(lián)合動(dòng)作，同時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)5向控制系統(tǒng)4反饋 檢測(cè)到的被測(cè)試件的載荷、位移、水壓和流量等檢測(cè)信號(hào)。與此同時(shí)，通過(guò) 控制系統(tǒng)4控制平衡系統(tǒng)6、檢測(cè)系統(tǒng)5,并相應(yīng)控制進(jìn)液系統(tǒng)9與回液系統(tǒng) 10、輔助回液系統(tǒng)ll各自獨(dú)立工作，同時(shí)各個(gè)系統(tǒng)向控制系統(tǒng)4反饋控制信 號(hào)。在檢測(cè)過(guò)程中使得被測(cè)試件始終置于處于平衡狀態(tài)的剪切機(jī)8內(nèi)部的圓 柱腔中，同時(shí)其始終處于孔隙壓平衡和流量平衡的狀態(tài)，即就是說(shuō)在初始狀 態(tài)下進(jìn)行增壓，且在檢測(cè)過(guò)程中始終保持自然巖石節(jié)理面的自然平衡，包括 動(dòng)平衡、滲流平衡和加載平衡。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟(a)制作自然節(jié)理巖石試件鉆取自然節(jié)理巖石巖芯并按剪切機(jī)(8)機(jī)芯尺寸制作自然節(jié)理巖石試件；(b)將試件置于包括上剪切盒(15)和下剪切盒(16)的剪切盒(1)內(nèi)腔中的剪切機(jī)(8)機(jī)芯內(nèi)部，由控制系統(tǒng)(4)控制加載系統(tǒng)(3)通過(guò)加載臺(tái)從外部作用于剪切盒(1)，給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控制液壓系統(tǒng)(7)給試件提供檢測(cè)所需的液壓環(huán)境，最終給試件提供一個(gè)模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境；(c)由控制系統(tǒng)(4)啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)(5)檢測(cè)并收集初始狀態(tài)下試件所受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓與出水壓數(shù)值，檢測(cè)系統(tǒng)(5)同時(shí)向控制系統(tǒng)(4)反饋檢測(cè)并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)；(d)按試件的采動(dòng)裂隙動(dòng)作情況，由控制系統(tǒng)(4)控制加載系統(tǒng)(3)、檢測(cè)系統(tǒng)(5)與液壓系統(tǒng)(7)動(dòng)作，檢測(cè)系統(tǒng)(5)實(shí)時(shí)檢測(cè)并收集試件的裂隙變形以及應(yīng)力、流量、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)，同時(shí)將檢測(cè)數(shù)據(jù)同步反饋給控制系統(tǒng)(4)并顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果；(e)控制系統(tǒng)(4)分析并處理檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，并按處理后得出的應(yīng)力變形曲線(xiàn)、應(yīng)力滲流曲線(xiàn)、滲流量變形曲線(xiàn)與膨脹滲流曲線(xiàn)，分析計(jì)算試件的膨脹性和滲透性相關(guān)參數(shù)；在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，由平衡系統(tǒng)(6)控制試件所處的檢測(cè)裝置始終保持整體結(jié)構(gòu)平衡，檢測(cè)系統(tǒng)(5)實(shí)時(shí)向控制系統(tǒng)(4)反饋其檢測(cè)到的與剪切盒(1)相連接的平衡系統(tǒng)(6)的平衡狀態(tài)信號(hào)，由控制系統(tǒng)(4)相應(yīng)控制調(diào)整加載系統(tǒng)(3)對(duì)剪切盒(1)施加的正應(yīng)力與剪應(yīng)力，以保持平衡系統(tǒng)(6)平衡。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征在于 步驟(a)中制作的所述自然節(jié)理巖石試件形狀為長(zhǎng)方體或圓柱體。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征 在于步驟(a)中制作的所述自然節(jié)理巖石試件為100mmx 200mm的長(zhǎng)方 體或底面的直徑為50mm、長(zhǎng)為100mm的圓柱體。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征 在于步驟(b)中所述給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力時(shí)，首先應(yīng)將試件放置 在剪切機(jī)(8)的機(jī)芯內(nèi)部，再將剪切機(jī)(8)放置在剪切盒(1)的內(nèi)部 空腔中；其次控制加載系統(tǒng)(3)通過(guò)加載臺(tái)對(duì)剪切盒(1)施加正應(yīng)力與 剪應(yīng)力；之后控制與剪切機(jī)(8)機(jī)芯內(nèi)部相通的液壓系統(tǒng)(7)給試件提 供排水與不排水的液壓環(huán)境。
5. 按照權(quán)利要求4所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征在于 所述加載臺(tái)為門(mén)式加載臺(tái)(2 )，加載系統(tǒng)(3 )通過(guò)傳力板進(jìn)行分配載荷， 門(mén)式加載臺(tái)(2)和剪切盒(1)控制剪切機(jī)(8)運(yùn)行，使剪切機(jī)8始終 處于剪切盒(1)內(nèi)部的載荷中心交點(diǎn)。
6. 按照權(quán)利要求4所述的 一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征在于 所述液壓系統(tǒng)(7)包括進(jìn)液系統(tǒng)(9)、回液系統(tǒng)(10)與輔助回液系統(tǒng)(11),回液系統(tǒng)(10)與輔助回液系統(tǒng)(11)分別與進(jìn)液系統(tǒng)(9)相 連通。
7. 按照權(quán)利要求6所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征在于 所述檢測(cè)系統(tǒng)(5)包括監(jiān)測(cè)器(12)、收集瓶(13)與儲(chǔ)存器(14), 其中監(jiān)測(cè)器(12)與剪切機(jī)(8)的機(jī)芯內(nèi)部相接，回液系統(tǒng)(10)與收 集瓶U3)相接，輔助回液系統(tǒng)(ll)依次與儲(chǔ)存器(14)、進(jìn)液系統(tǒng)(9) 相通，監(jiān)測(cè)器(12)與收集瓶(13)分別向控制系統(tǒng)(4)反饋監(jiān)測(cè)、收 集的信號(hào)。
8. 按照權(quán)利要求7所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，其特征在于 所述監(jiān)測(cè)器(12)為力傳感器、位移傳感器和流量傳感器，對(duì)試件所受的 應(yīng)力、試件的位移、平衡系統(tǒng)(6)的平衡狀態(tài)以及試件外圍液體的流量、 進(jìn)水壓、出水壓進(jìn)行檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種節(jié)理巖石透水性檢測(cè)方法，包括以下步驟制作自然節(jié)理巖石試件；將試件置于剪切盒內(nèi)腔中的剪切機(jī)機(jī)芯內(nèi)部，給試件提供一個(gè)模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測(cè)環(huán)境；檢測(cè)并收集初始狀態(tài)下試件所受的應(yīng)力、位移以及試件外圍液體的流量、進(jìn)水壓與出水壓數(shù)值；按試件的采動(dòng)裂隙動(dòng)作情況，控制加載系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)動(dòng)作，實(shí)時(shí)檢測(cè)并收集試件的裂隙變形以及應(yīng)力、流量、水壓的動(dòng)變化數(shù)據(jù)；分析并處理檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，在檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)平衡系統(tǒng)始終保持試件所處的檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)平衡。本發(fā)明步驟簡(jiǎn)單，操作方便且適用范圍廣、適用性強(qiáng)，能準(zhǔn)確檢測(cè)自然節(jié)理膨脹性和滲透性的相關(guān)參數(shù)而且檢測(cè)精度高。
文檔編號(hào)G01N7/10GK101169359SQ20071018841
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者鄧廣哲 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)