The invention discloses a test device and a test method for studying fractured rock mass with weak cementation of faults. The test device includes a fluid-solid coupling permeameter, an axial loading device, a water pressure supply system, a filter collection device and a data acquisition and analysis system; the water inlet of the fluid-solid coupling permeameter connects a water pressure supply system, an outlet connects a filter collection device, and an electric data acquisition and analysis system. Connect the axial loading device with the hydraulic supply system. In practical application, erosion damage tests of weak-cemented fractured rock mass with different particle properties and cementation states can be carried out, and the grain loss law under the coupling action of stress and seepage can be studied. The present invention also provides an experimental method for simulating the erosion damage evolution process of weak cemented broken rock under the coupling condition of stress and seepage. The steady seepage test is carried out with a double-acting hydraulic cylinder as a stabilizing device, and the particle loss situation is obtained with a vibrating screen and a real-time measuring device, which has the advantages of real-time and stability.
【技术实现步骤摘要】
一种研究断层弱胶结破碎岩体的试验装置和试验方法
本专利技术涉及断层弱胶结破碎岩体侵蚀损伤研究
,具体涉及一种研究断层弱胶结破碎岩体的试验装置和试验方法。
技术介绍
我国经济的快速发展对矿产资源有强大的需求,在浅部资源逐渐开采殆尽的条件下,为满足国民经济快速发展对矿产资源的需求,矿产资源开采不得不向深部发展。由于我国大部分矿山水文地质条件十分复杂,受突水灾害的影响,大量矿产资源不能正常开采。矿井突水严重威胁矿山的安全生产和人民生命安全。随着我国对矿产资源需求的进一步增加,矿山的开采强度和开采深度也随之增加,因此在未来的矿山开发中水害问题仍是重要的制约因素。据统计,90%以上的矿山突水事故发生在含断层的地质构造。大量工程实践表明,绝大多数的突水灾害是由断层活化引起的。断层中的充填介质在上下盘岩石的错动中形成,由大小不一、破碎程度不同的破碎岩石颗粒胶结而成。由于断层中充填的破碎岩体具有弱胶结和易崩解的性质,在承压水的影响下非常容易被侵蚀,使得其中的胶结物和小颗粒随水逐渐迁移流出,最终使得充填介质的渗透性逐渐增加;另一方面,断层颗粒流失及围岩应力作用会导致岩体发生损伤,在采动影响下更容易破坏。同时渗透性增加反过来会增加水流速度和携带能力,使更多的颗粒迁移流失,这样一个相互作用的侵蚀过程,会不断增加破碎岩体的渗透能力,岩体内极易形成导水通道,并最终诱发突水灾害。断层破碎带导水诱发突水灾害的根本原因在于渗透作用下充填介质的失稳破坏,由于承压水和采动影响下断层破碎带的应力场和渗流场演化过程极其复杂,其灾害发生机理难以突破,缺乏基础理论的深入研究。因此,开展断层弱胶 ...
【技术保护点】
1.一种研究断层弱胶结破碎岩体的试验装置,其特征在于:包括流固耦合渗透仪、轴向加载装置、水压供给系统、过滤收集装置和数据采集分析系统;所述流固耦合渗透仪装载于轴向加载装置上,流固耦合渗透仪包括底座、缸筒、透水筒、盖板和压头,所述缸筒的底端和顶端通过螺栓分别与底座和盖板连接,所述透水筒内套于缸筒,透水筒侧壁开设有透水孔,透水筒、底座、缸筒和盖板之间形成空腔,缸筒侧壁开设有与空腔连通的进水孔,所述进水孔与水压供给系统连通,底座内开设有与透水筒内部连通的渗流通道,所述渗流通道与过滤收集装置连通,所述压头穿过盖板后与透水筒密封滑动套接,压头下部形成岩体装填区;所述数据采集分析系统分别与轴向加载装置和水压供给系统电连接。
【技术特征摘要】
1.一种研究断层弱胶结破碎岩体的试验装置,其特征在于:包括流固耦合渗透仪、轴向加载装置、水压供给系统、过滤收集装置和数据采集分析系统;所述流固耦合渗透仪装载于轴向加载装置上,流固耦合渗透仪包括底座、缸筒、透水筒、盖板和压头,所述缸筒的底端和顶端通过螺栓分别与底座和盖板连接,所述透水筒内套于缸筒,透水筒侧壁开设有透水孔,透水筒、底座、缸筒和盖板之间形成空腔,缸筒侧壁开设有与空腔连通的进水孔,所述进水孔与水压供给系统连通,底座内开设有与透水筒内部连通的渗流通道,所述渗流通道与过滤收集装置连通,所述压头穿过盖板后与透水筒密封滑动套接,压头下部形成岩体装填区;所述数据采集分析系统分别与轴向加载装置和水压供给系统电连接。2.根据权利要求1所述的研究断层弱胶结破碎岩体的试验装置,其特征在于:所述水压供给系统包括双作用液压缸、与双作用液压缸一个腔连通的液压稳压单元和与双作用液压缸另一个腔连通的供水单元,所述液压稳压单元包括通过油路连接的液压泵、溢流阀、减压阀、单向节流阀和油压压力传感器,所述液压泵上设置有冷却器,所述供水单元包括水泵和截止阀,双作用液压缸的与供水单元连通的工作腔通过供水管路与进水孔连通,所述供水管路上设置有水压压力传感器和流量计,所述油压压力传感器、水压压力传感器和流量计均...
【专利技术属性】
技术研发人员:马丹,段宏宇,李夕兵,李樯,周子龙,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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