本發(fā)明涉及一種多尺度巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗方法，屬于巖體水力學(xué)試驗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

裂隙對巖體的力學(xué)性能和滲透性能均有顯著影響，裂隙的存在使巖體產(chǎn)生“五非”的特性，即非連續(xù)(notcontinuous)、各向異性(notisotropic)、非均質(zhì)(nothomogeneous)、非線性(notlinear)和非均勻(notuniform)。

單裂隙是組成裂隙網(wǎng)絡(luò)的基本單元，單裂隙滲流研究是研究裂隙巖體滲流的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，在研究滲流規(guī)律、滲透特性和控制機理方面起著不可替代的作用。研究表明裂隙滲透性存在尺寸效應(yīng)，室內(nèi)試驗是研究巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)最主要的手段之一，然而受各種客觀條件限制，特別是受現(xiàn)有試驗設(shè)備和制樣技術(shù)的限制，尚未系統(tǒng)地對巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)開展試驗研究。巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試樣研究面臨的首要問題是系列尺寸巖石裂隙試樣的制作。所制作的試樣需橫跨系列尺寸，且盡可能降低其他因素(如裂隙開度、粗糙度等)對尺寸效應(yīng)研究的干擾，這成為擺在面前的一大技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多尺度巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗方法，為巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)的研究帶來便利性與準(zhǔn)確性，且操作簡單，具有實用價值。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多尺度巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗方法，包括如下步驟：

(1)將裂隙巖石沿裂隙面剖為上巖石試塊、下巖石試塊；

(2)在上巖石試塊的中心處開設(shè)第一通孔；

(3)在下巖石試塊的上表面以中心處為圓心開設(shè)有1個以上的環(huán)形凹槽，每個所述環(huán)形凹槽上開設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)安裝有集水管，位于下巖石試塊外側(cè)的所述集水管上安裝有管塞；

(4)將步驟(2)中的上巖石試塊與步驟(3)中的下巖石試塊對齊，且同時用管塞堵塞相應(yīng)集水管；

(5)當(dāng)步驟(2)中的上巖石試塊與步驟(3)中的下巖石試塊對齊后沿第一通孔注入水流，直至水流沿裂隙面外圍滲出且穩(wěn)定以使裂隙面充分飽和；

(6)當(dāng)水流沿裂隙面外圍滲出且穩(wěn)定以使裂隙面充分飽和后，從圓心由內(nèi)向外依次拔出集水管下端的管塞，并將其余集水管下端的管塞塞緊，且用集水容器收集流出的水，測量集水容器中水的增量，當(dāng)相同時間間隔內(nèi)水的增量相同后，記錄下此時的水流增量；

(7)最后記錄下每根集水管單獨開啟時的水流增量，分別計算各自對應(yīng)的滲透率，并分析巖石單裂隙滲透性的尺寸效應(yīng)。

將步驟(1)中上巖石試塊和下巖石試塊上下表面分別進行拋光，切割成正方形且尺寸相同的上巖石試塊、下巖石試塊。

將步驟(3)中下巖石試塊的上表面以中心處為圓心等距開設(shè)有1個以上的環(huán)形凹槽。

將步驟(3)中下巖石試塊的上表面以中心處為圓心由內(nèi)向外依次開設(shè)有第一環(huán)形凹槽、第二環(huán)形凹槽、第三環(huán)形凹槽、第四環(huán)形凹槽。

所述圓心到第一環(huán)形凹槽之間的距離為10cm，所述圓心到第二環(huán)形凹槽之間的距離為20cm，所述圓心到第三環(huán)形凹槽之間的距離為30cm，所述圓心到第四環(huán)形凹槽之間的距離為40cm；所述第一環(huán)形凹槽、第二環(huán)形凹槽、第三環(huán)形凹槽和第四環(huán)形凹槽的凹槽寬度均為0.5cm。

所述第一環(huán)形凹槽上開設(shè)有第二通孔，所述第二環(huán)形凹槽上開設(shè)有第三通孔，所述第三環(huán)形凹槽上開設(shè)有第四通孔，所述第四環(huán)形凹槽上開設(shè)有第五通孔，且所述第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔位于同一直線上。

將步驟(3)中集水管的上表面與下巖石試塊的上表面位于同一水平面。

本發(fā)明的有益效果是：一種多尺度巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗方法，由于在同一個裂隙上進行滲流試驗，有效避免了不同裂隙下裂隙開度與粗糙度對試驗結(jié)果產(chǎn)生的影響；為巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)的研究帶來便利性與準(zhǔn)確性，且操作簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為上巖石試塊的俯視圖；

圖3為上巖石試塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為下巖石試塊的俯視圖；

圖5為下巖石試塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示一種多尺度巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗方法，包括如下步驟：

(1))將裂隙巖石沿裂隙面剖為上巖石試塊1、下巖石試塊2；

(2)在上巖石試塊1的中心處開設(shè)第一通孔3；

(3)在下巖石試塊2的上表面以中心處為圓心開設(shè)有1個以上的環(huán)形凹槽，每個所述環(huán)形凹槽上開設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)安裝有集水管6，位于下巖石試塊2外側(cè)的所述集水管6上安裝有管塞7；

(4)將步驟(2)中的上巖石試塊1與步驟(3)中的下巖石試塊2對齊，且同時用管塞7堵塞相應(yīng)集水管6；

(5)當(dāng)步驟(2)中的上巖石試塊1與步驟(3)中的下巖石試塊2對齊后沿第一通孔3注入水流，直至水流沿裂隙面外圍滲出且穩(wěn)定以使裂隙面充分飽和；

(6)當(dāng)水流沿裂隙面外圍滲出且穩(wěn)定以使裂隙面充分飽和后，首先拔出第二通孔15內(nèi)集水管6的管塞7，同時用管塞7塞緊第三通孔16內(nèi)的集水管6，第四通孔17內(nèi)的集水管6和第五通孔18內(nèi)的集水管6，且用集水容器8收集第二通孔15內(nèi)集水管6流出的水，測量集水容器8中水的增量，當(dāng)相同時間間隔內(nèi)水的增量相同后，記錄下此時的水流增量；接著用管塞7塞緊第二通孔15內(nèi)集水管6，拔出第三通孔16內(nèi)的集水管6的管塞7，同時用管塞7塞緊第四通孔17內(nèi)的集水管6和第五通孔18內(nèi)的集水管6，且用集水容器8收集第三通孔16內(nèi)的集水管6流出的水，測量集水容器8中水的增量，當(dāng)相同時間間隔內(nèi)水的增量相同后，記錄下此時的水流增量；然后用管塞7塞緊第三通孔16內(nèi)的集水管6，拔出第四通孔17內(nèi)的集水管6的管塞7，同時用管塞7塞緊第五通孔18內(nèi)的集水管6和第二通孔15內(nèi)集水管6，且用集水容器8收集第四通孔17內(nèi)的集水管6流出的水，測量集水容器8中水的增量，當(dāng)相同時間間隔內(nèi)水的增量相同后，記錄下此時的水流增量；最后用管塞7塞緊第四通孔17內(nèi)的集水管6，拔出第五通孔18內(nèi)的集水管6的管塞7，同時用管塞7塞緊第二通孔15內(nèi)集水管6和第三通孔16內(nèi)的集水管6，且用集水容器8收集第五通孔18內(nèi)的集水管6流出的水，測量集水容器8中水的增量，當(dāng)相同時間間隔內(nèi)水的增量相同后，記錄下此時的水流增量；以上所述的相同時間間隔值均設(shè)定相同；

(7)最后記錄下每根集水管6單獨開啟時的水流增量，分別計算各自對應(yīng)的滲透率，并分析巖石單裂隙滲透性的尺寸效應(yīng)。

將步驟(1)中上巖石試塊1和下巖石試塊2上下表面分別進行拋光，切割成正方形且尺寸相同的上巖石試塊1、下巖石試塊2。

將步驟(3)中下巖石試塊2的上表面以中心處為圓心等距開設(shè)有1個以上的環(huán)形凹槽。

將步驟(3)中下巖石試塊2的上表面以中心處為圓心由內(nèi)向外依次開設(shè)有第一環(huán)形凹槽11、第二環(huán)形凹槽12、第三環(huán)形凹槽13、第四環(huán)形凹槽14。

所述圓心到第一環(huán)形凹槽11之間的距離為a，a的值為10cm，所述圓心到第二環(huán)形凹槽12之間的距離為b，b的值為20cm，所述圓心到第三環(huán)形凹槽13之間的距離為c，c的值為30cm，所述圓心到第四環(huán)形凹槽14之間的距離為d，d的值為40cm；所述第一環(huán)形凹槽11、第二環(huán)形凹槽12、第三環(huán)形凹槽13和第四環(huán)形凹槽14的凹槽寬度均為0.5cm。

所述第一環(huán)形凹槽11上開設(shè)有第二通孔15，所述第二環(huán)形凹槽12上開設(shè)有第三通孔16，所述第三環(huán)形凹槽13上開設(shè)有第四通孔17，所述第四環(huán)形凹槽14上開設(shè)有第五通孔18，且所述第二通孔15、第三通孔16、第四通孔17和第五通孔18位于同一直線上。

將步驟(3)中集水管6的上表面與下巖石試塊2的上表面位于同一水平面。

本實施例的一種多尺度巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)試驗方法，由于在同一個裂隙上進行滲流試驗，有效避免了不同裂隙下裂隙開度與粗糙度對試驗結(jié)果產(chǎn)生的影響；為巖石裂隙滲透性尺寸效應(yīng)的研究帶來便利性與準(zhǔn)確性，且操作簡單。