【技术实现步骤摘要】
采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机
本技术涉及岩土工程试验设备,具体涉及一种采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机。
技术介绍
黏土岩是一种材料性质介于岩石和土之间软岩,往往具有一定塑性,渗透系数低,内部裂隙则在水化作用下一般可以缓慢的闭合。正是由于这样的特性,黏土岩(包括膨润土块)常被用于防渗材料,在世界各地更是常被用作高放核废料储库的母岩和缓冲材料。剪切裂隙是黏土岩地下洞室中的常见裂隙形式,因此研究黏土岩在剪切过程中渗透系数演化是一个重要课题。当前测量岩土材料在剪切破坏时渗透性演化主要是采用渗流-应力耦合的三轴试验机进行试验:在试样三轴剪切(或三轴压缩)过程中,通过在圆柱形试样的顶部和底部直接施加水压差来测量渗透系数。这种方法较适合于渗透性相对较大的岩土介质如砂岩等,而对于黏土岩这种渗透性很低,且裂隙有较强的自闭合特性的岩体,如果制备成普通的三轴试样,由于渗透路径较长无法采用稳态法测量渗透系数,而只能采用脉冲法来测量。脉冲法测量得到的渗透系数本身的误差较大,因此这种方法通常无法得到规律性较好的试验结果。而且三轴剪切的剪切裂隙往往不是上下贯通的,这就导致测得的渗透系数远小于实际值。如果将黏土岩试样制备成扁平圆柱,则无法进行三轴剪切,同样无法达到试验目的。2012年1月出版的《EngineeringGeology》第124卷第47-58页介绍了一种可测量黏土岩剪切裂隙的渗透系数的渗流-应力耦合空心圆柱三轴仪,在三轴压缩的过程中通过在空心圆柱试样的内外侧分别测量水压力和流量,可以计算出黏土岩试样在剪切过程中的渗透性的变化规律。空心试样 ...
【技术保护点】
1.采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机,其特征在于:包括用于冲剪黏土岩试样的剪切盒,以及水压伺服加载器、水压传感器和LVDT位移传感器;所述黏土岩试样安置在所述剪切盒内,且所述黏土岩试样为1~2cm厚的扁平圆柱体形结构,所述剪切盒通过液压驱动活塞运动使所述黏土岩试样产生剪切;所述水压伺服加载器通过管道连通至位于所述剪切盒内的黏土岩试样的上方,且为所述黏土岩试样提供孔隙水并施加孔隙水压力,所述黏土岩试样的下方通过管道连通至大气,所述剪切盒对所述黏土岩试样的剪切方向与孔隙水在所述黏土岩试样中的渗透路径平行;所述水压传感器包括孔隙水水压传感器和活塞缸水压传感器,所述孔隙水水压传感器安装在所述水压伺服加载器连通至所述黏土岩试样的上方的管道上,所述活塞缸水压传感器用于测量所述剪切盒对所述黏土岩试样的剪切压力;所述LVDT位移传感器安装在所述剪切盒上,且用于测量所述剪切盒对所述黏土岩试样的剪切位移。
【技术特征摘要】
1.采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机,其特征在于:包括用于冲剪黏土岩试样的剪切盒,以及水压伺服加载器、水压传感器和LVDT位移传感器;所述黏土岩试样安置在所述剪切盒内,且所述黏土岩试样为1~2cm厚的扁平圆柱体形结构,所述剪切盒通过液压驱动活塞运动使所述黏土岩试样产生剪切;所述水压伺服加载器通过管道连通至位于所述剪切盒内的黏土岩试样的上方,且为所述黏土岩试样提供孔隙水并施加孔隙水压力,所述黏土岩试样的下方通过管道连通至大气,所述剪切盒对所述黏土岩试样的剪切方向与孔隙水在所述黏土岩试样中的渗透路径平行;所述水压传感器包括孔隙水水压传感器和活塞缸水压传感器,所述孔隙水水压传感器安装在所述水压伺服加载器连通至所述黏土岩试样的上方的管道上,所述活塞缸水压传感器用于测量所述剪切盒对所述黏土岩试样的剪切压力;所述LVDT位移传感器安装在所述剪切盒上,且用于测量所述剪切盒对所述黏土岩试样的剪切位移。2.根据权利要求1所述的采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机,其特征在于:还包括计算机、控制器和放大器,所述计算机通过所述控制器与所述水压伺服加载器相连,所述LVDT位移传感器通过所述放大器与所述计算机相连,所述孔隙水水压传感器和活塞缸水压传感器还均与所述控制器相连。3.根据权利要求1或2所述的采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机,其特征在于:所述剪切盒包括剪切盒顶盖和剪切盒底座,所述剪切盒顶盖安装在所述剪切盒底座上,所述剪切盒顶盖的底部设有开口向下的上部活塞缸,所述剪切盒底座的顶部设有开口向上的下部活塞缸,且所述上部活塞缸与所述下部活塞缸的位置相对,所述上部活塞缸中滑动设有上部活塞,所述上部活塞的侧壁与所述上部活塞缸的侧壁之间密封,所述下部活塞缸中滑动设有下部活塞,所述下部活塞的侧壁与所述下部活塞缸的侧壁之间密封,所述黏土岩试样位于所述上部活塞和下部活塞之间,且通过驱动所述上部活塞并在所述下部活塞的配合下对所述黏土岩试样进行冲剪。4.根据权利要求3所述的采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机,其特征在于:所述水压伺服加载器还通过管道分别与所述上部活塞缸和下部活塞缸连通,所述水压伺服加载器通过...
【专利技术属性】
技术研发人员:龚哲,杨卫星,彭定新,和礼红,
申请(专利权)人:武汉市政工程设计研究院有限责任公司,
类型:新型
国别省市:湖北,42
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