本发明专利技术属于岩体渗透性测定技术领域，公开了变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置，包括封堵器、转换器、连通管、钻机、钻杆和控制操作台。转换器螺纹连接于前部封堵器尾部，其内部包含内环、弹簧和十字丝套，通过调节十字丝套改变弹簧的压缩程度，进而控制内环的开启压力；前部封堵器、尾部封堵器起胀后，与钻孔形成注水空腔，外部高压水通过转换器进入所述注水空腔内对钻孔裂隙渗透性进行探测。该测试装置简化了外部操作系统和操作步骤，减少钻孔内管道为一根，避免了钻杆绕线问题，提高了测量过程的稳定性，利用同一水源下实现了封堵过程和测量过程在各自压力下工作，实现了转换器可变压调节，以适应不同的工作环境和开启压力需求。
【技术实现步骤摘要】
变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置
本专利技术属于岩体渗透性测定
，具体涉及变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置。
技术介绍
岩体渗透系数是反映裂隙岩体渗透性能的重要参数，岩体渗透性能的改变与岩体的破坏情况密切相关。因此，研究岩体渗透系数与裂隙大小、注水量和注水压的关系具有重要意义。目前对钻孔渗透性的探测常用的设备为双端封堵测漏装置，具有测量精度相对较高、制造方便等优点，但在使用过程中，由于该装置存在封堵和供水两套操作系统，导致对应钻孔内的管线在推进过程中容易发生相互缠绕问题，造成工作过程不稳定，操作过程麻烦，适应性差等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置。本专利技术的技术方案：一种变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置，包括封堵器、转换器6、连通管25、钻机11、钻杆9和控制操作台32；所述的封堵器进一步包括前部封堵器30和尾部封堵器31；所述的转换器6螺纹连接于前部封堵器30尾部，其内部包含内环34、弹簧22和十字丝套29，通过调节十字丝套29的位置，改变弹簧22的压缩程度，进而控制内环34的开启压力；外界水源经过漏水管3中的漏水孔33注入封堵空腔27起胀橡胶囊5，前部封堵器30和尾部封堵器31起胀后，与钻孔28形成注水空腔26，外部高压水通过转换器6进入注水空腔26内对钻孔28裂隙渗透性进行探测；所述的钻机11通过钻杆9与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域，钻杆9为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆9与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的控制操作台32通过高压软管10与钻杆9连接，包括放水开关12、流量表13、机械压力表14、总控开关15和电子压力表16，控制操作台32负责提供预定压力水源、卸压放水并检测和记录压力、流量等参数；所述的前部封堵器30包括接头一2、漏水管3、接头二4和橡胶囊5，接头一2和接头二4与漏水管3呈螺纹连接，橡胶囊5包绕在漏水管3外部，通过紧固圈24固定在接头一2和接头二4的外部，与漏水管3间形成封堵空腔27；接头一2外端螺纹连接引导头1，引导头1起导向作用，用以引导测试探头在钻孔中平顺滑动；所述的尾部封堵器23包括两个接头三7、漏水管3和橡胶囊5，橡胶囊通过紧固圈21固定在两个接头三7之间；所述的接头三7外部螺纹连接圆形挡板11，圆形挡板11直径较橡胶囊5直径大，阻止橡胶囊5脱落；圆心挡板11呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊5；外界水源通过前部封堵器30、尾部封堵器31中漏水孔33进入封堵空腔27，起胀对应橡胶囊5与钻孔28之间形成注水空腔26；所述的转换器6数量为一个，整体呈圆柱状，中间开有阶梯通孔，其左右两端分别与连通管25、接头二4螺纹连接；所述的转换器6内部、中间圆形孔周围对称设置四个侧漏孔35、四个分水孔19和一个内凹的集水槽18，集水槽18位于分水孔19右侧，与分水孔19相连通；分水孔19外壁设置凸台20和十字丝套29，凸台20起限位作用，十字丝套29与分水孔19外壁呈螺纹连接，在其上旋转；所述的内环34呈圆柱环形状，左端面大于右端面，其套装于阶梯通孔外；内环34外壁形成与转换器6内壁相配合的30°密封锥面23，起密封作用，其内部对应设置有4个“L型”通水孔17，与侧漏孔35对应相通，侧漏孔35与阶梯通孔相通；所述的内环34沿着内部左右滑动，初始状态下，由于弹簧22的作用，内环34处于右端，通水孔17被密封，当外界水源通过侧漏孔35作用于内环34右端面，内环34向左移动，至内环34左端面与凸台20接触时，此时，通水孔17恰与集水槽18相连通，将外界水源通过分水孔19排至注水空腔26内；所述的弹簧22位于内环34和十字丝套29之间，通过调节十字丝套29改变弹簧22的张紧程度，进而控制内环34的开启压力；十字丝套29设置有四个长方形的挡板且周边中空，不仅便于利用外部工具进行旋转调节，而且便于注水空腔26内部水源通过，反馈作用于内环34左端面；所述的连通管25为密封空心管，数量为1根；所述的转换器6工作原理：(1)当内环34满足P左S环左+kx≤P右S环右时，则内环34向左移动，通水孔17与集水槽18连通，水源通过分水孔19向注水空腔26进行注水观测；(2)当内环34满足P左S环左+kx≥P右S环右时，则内环34向右移动，通水孔17被管壁封闭，停止向注水空腔26供水；其中，P左为注水空腔侧低压观测水源压力，一般为0.2～0.5MPa左右；P右为连通管所提供的高压水源压力，一般为0.8～1MPa左右，S环左为内环左端面过水面积，S环右为内环右端面过水面积，k为外弹簧的弹性系数，x为压缩量；所述的放水开关12负责推进测试结束后将封堵空腔27内压力水释放，使橡胶囊5与钻孔28脱离接触，便于钻机11推进测试探头；总控开关15负责外界水源的停供，流量表13负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，机械压力表14与电子压力表16的示数相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提出了变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置，与现有技术相比，该装置可利用同一外接水源实现封堵和观测两个过程，并保证二者在各自的压力下工作，减少了钻孔内的管道数量为1根，避免了钻杆绕线问题，提高了工作过程的稳定性。(2)该装置中转换器实现了由高压水源向低压水源的转换，配合内环密封锥面，提高了密封性和开启压力，通过十字丝套调节弹簧压缩程度，控制内环具有不同的开启和转换压力，使转换器调压范围更为广泛、方法简便、过程稳定，可适应不同的工作需求。(3)集水槽的设计，可以解决通水孔与分水孔不对应问题，保证无论内环如何转动，其通水孔中的水都可以通过集水槽流向分水孔，同时分水孔开口与钻孔平行设计，减轻了由于水流对钻孔壁的直接冲击作用。附图说明图1为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置的整体结构及观测状态示意图；图2为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置的卸压推进状态示意图；图3为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中测试探头的结构示意图；图4为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中前部封堵器结构示意图；图5为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中尾部封堵器结构示意图；图6为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中转换器剖面结构示意图；图7为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中转换器左视图；图8为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中转换器右视图；图9(a)为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中转换器静止状态示意图；图9(b)为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中转换器工作状态示意图；图10为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中内环结构示意图；图11为本专利技术变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置中中十字丝套结构示意图。图中：1引导头；2接头一；3漏水管；4接头二；5橡胶囊；6转换器；7接头三；8圆形挡板；9钻杆；10高压软管；11钻机；12放水开关；13流量表；14机械压力表；15总控开关；16电子压力表；17通水孔；18集水槽；19分水孔；20凸台；21紧固圈；22弹簧；23密封锥面；24待测岩体；25连通管；26注水空腔；27封堵空腔；28钻孔；29十字丝套；30前部封堵器；31尾部封堵器；32控制操作台；33漏水孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置，其特征在于，所述的变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置包括封堵器、转换器(6)、连通管(25)、钻机(11)、钻杆(9)和控制操作台(32)；所述的封堵器进一步包括前部封堵器(30)和尾部封堵器(31)；所述的转换器(6)螺纹连接于前部封堵器(30)尾部，其内部包含内环(34)、弹簧(22)和十字丝套(29)，通过调节十字丝套(29)的位置，改变弹簧(22)的压缩程度，进而控制内环(34)的开启压力；外界水源经过漏水管(3)中的漏水孔(33)注入封堵空腔(27)起胀橡胶囊(5)，前部封堵器(30)和尾部封堵器(31)起胀后，与钻孔(28)形成注水空腔(26)，外部高压水通过转换器(6)进入注水空腔(26)内对钻孔(28)裂隙渗透性进行探测；所述的钻机(11)通过钻杆(9)与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域，钻杆(9)为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆(9)与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的控制操作台(32)通过高压软管(10)与钻杆(9)连接，包括放水开关(12)、流量表(13)、机械压力表(14)、总控开关(15)和电子压力表(16)，控制操作台(32)负责提供预定压力水源、卸压放水，并检测和记录压力、流量；外界水源通过前部封堵器(30)、尾部封堵器(31)中漏水孔(33)进入封堵空腔(27)，起胀对应橡胶囊(5)与钻孔(28)之间形成注水空腔(26)；所述的转换器(6)数量为一个，整体呈圆柱状，中间开有阶梯通孔，其左右两端分别与连通管(25)、接头二(4)螺纹连接；所述的转换器(6)内部、中间圆形孔周围对称设置四个侧漏孔(35)、四个分水孔(19)和一个内凹的集水槽(18)，集水槽(18)位于分水孔(19)右侧，与分水孔(19)相连通；分水孔(19)外壁设置凸台(20)和十字丝套(29)，凸台(20)起限位作用，十字丝套(29)与分水孔(19)外壁呈螺纹连接，在其上旋转；所述的内环(34)呈圆柱环形状，左端面大于右端面，其套装于阶梯通孔外；内环(34)外壁形成与转换器(6)内壁相配合的30°密封锥面(23)，起密封作用，其内部对应设置有4个“L型”通水孔(17)，与侧漏孔(35)对应相通，侧漏孔(35)与阶梯通孔相通；所述的内环(34)沿着内部左右滑动，初始状态下，由于弹簧(22)的作用，内环(34)处于右端，通水孔(17)被密封，当外界水源通过侧漏孔(35)作用于内环(34)右端面，内环(34)向左移动，至内环(34)左端面与凸台(20)接触时，此时，通水孔(17)恰与集水槽(18)相连通，将外界水源通过分水孔(19)排至注水空腔(26)内；所述的弹簧(22)位于内环(34)和十字丝套(29)之间，通过调节十字丝套(29)改变弹簧(22)的张紧程度，进而控制内环(34)的开启压力；十字丝套(29)设置有四个长方形的挡板且周边中空，不仅便于利用外部工具进行旋转调节，而且便于注水空腔(26)内部水源通过，反馈作用于内环(34)左端面；所述的转换器(6)工作原理：(1)当内环(34)满足P左S环左+kx≤P右S环右时，则内环(34)向左移动，通水孔(17)与集水槽(18)连通，水源通过分水孔(19)向注水空腔(26)进行注水观测；(2)当内环(34)满足P左S环左+kx≥P右S环右时，则内环(34)向右移动，通水孔(17)被管壁封闭，停止向注水空腔(26)供水；其中，P左为注水空腔(26)侧低压观测水源压力，为0.2～0.5MPa左右；P右为连通管(25)所提供的高压水源压力，为0.8～1MPa左右，S环左为内环(34)左端面过水面积，S环右为内环(34)右端面过水面积，k为弹簧(22)的弹性系数，x为压缩量；所述的放水开关(12)负责推进测试结束后将封堵空腔(27)内压力水释放，使橡胶囊(5)与钻孔(28)脱离接触，便于钻机(11)推进测试探头；总控开关(15)负责外界水源的停供，流量表(13)负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，机械压力表(14)与电子压力表(16)的示数相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。...
【技术特征摘要】
1.一种变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置，其特征在于，所述的变压可调式岩体裂隙渗透性测试装置包括封堵器、转换器(6)、连通管(25)、钻机(11)、钻杆(9)和控制操作台(32)；所述的封堵器进一步包括前部封堵器(30)和尾部封堵器(31)；所述的转换器(6)螺纹连接于前部封堵器(30)尾部，其内部包含内环(34)、弹簧(22)和十字丝套(29)，通过调节十字丝套(29)的位置，改变弹簧(22)的压缩程度，进而控制内环(34)的开启压力；外界水源经过漏水管(3)中的漏水孔(33)注入封堵空腔(27)起胀橡胶囊(5)，前部封堵器(30)和尾部封堵器(31)起胀后，与钻孔(28)形成注水空腔(26)，外部高压水通过转换器(6)进入注水空腔(26)内对钻孔(28)裂隙渗透性进行探测；所述的钻机(11)通过钻杆(9)与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域，钻杆(9)为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆(9)与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的控制操作台(32)通过高压软管(10)与钻杆(9)连接，包括放水开关(12)、流量表(13)、机械压力表(14)、总控开关(15)和电子压力表(16)，控制操作台(32)负责提供预定压力水源、卸压放水，并检测和记录压力、流量；外界水源通过前部封堵器(30)、尾部封堵器(31)中漏水孔(33)进入封堵空腔(27)，起胀对应橡胶囊(5)与钻孔(28)之间形成注水空腔(26)；所述的转换器(6)数量为一个，整体呈圆柱状，中间开有阶梯通孔，其左右两端分别与连通管(25)、接头二(4)螺纹连接；所述的转换器(6)内部、中间圆形孔周围对称设置四个侧漏孔(35)、四个分水孔(19)和一个内凹的集水槽(18)，集水槽(18)位于分水孔(19)右侧，与分水孔(19)相连通；分水孔(19)外壁设置凸台(20)和十字丝套(29)，凸台(20)起限位作用，十字丝套(29)与分水孔(19)外壁呈螺纹连接，在其上旋转；所述的内环(34)呈圆柱环形状，左端面大于右端面，其套装于阶梯通孔外；内环(34)外壁形成与转换器(6)内壁相配合的30°密封锥面(23)，起密封作用，其内部对应设置有4个“L型”通水孔(17)，与侧漏孔(35)对应相通，侧漏孔(35)与阶梯通孔相通；所述的内环(34)沿着内部左右滑动，初始状态下，由于弹簧(22)的作用，内环(34)处于右端，通水孔(17)被密封，当外界水源通过侧漏孔(35)作用于内环(34)右端面，内环(34)向左移动，至内环(34)左端面与凸台(20)接触时，此时，通水孔(17)恰与集水槽(18)相连通，将外界水源通过分水孔(19)排至注水空腔(26)内；所述的弹簧(22)位于内环(...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁正召，宋文成，郎颖娴，马天辉，李根，高敏，薛瑞雄，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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