多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统及试验方法，包括：渗透仪，其包括壳体、活塞、承载筒、承载筒盖和夹套；壳体为底部封口的筒体结构，其底部设置有注水口，注水口的出口处设置有透水板；活塞，与所述筒体结构可移动配合，活塞内部设置有若干通孔；承载筒及承载筒盖位于活塞上侧，承载筒的侧壁上设置有出口，活塞的通孔将出口与筒体结构内部连通；温控系统，其包括夹套、入油管、出油管、温度传感器及温控器；夹套套合于壳体的外侧，夹套与壳体之间围成加热腔，该加热腔与热源连接；供水系统，与所述注水口连接，用于对渗透仪提供设定压力的水源；加载系统；固液分离装置，通过管道与承载筒外侧的出口连通。

Test system and method of fault activation water inrush evolution under multi field coupling effect

【技术实现步骤摘要】
多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统及试验方法
本专利技术属于岩土体的稳定性研究
，具体涉及一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统及试验方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着地下资源的勘探开采和地下空间的不断利用，含破碎岩体地质构造(如断层)的突水成为威胁地下工程安全生产的重大灾害之一。目前，对于破碎岩体地质构造的形成条件、空间位置、类型划分以及对于突水后的补救措施、施工工艺有了大量的研究。此外，已经有学者开始从破碎岩体渗流系统失稳的角度来研究突水的机理，且对于断层活化突水的室内试验也有一定的进展。然而，专利技术人发现，现有的活化突水室内试验研究主要考虑的是应力和渗流两个物理场的作用效果，而忽略了温度场的作用。在实际的地下空间，都是有一定温度的，从地面往下每深100米，温度大约增加3℃左右。尤其是在某些深井煤矿，温度相比于地面相差很多，再利用地面环境温度进行深井煤矿内的活化突水室内试验研究时，对试验的准确性会产生较大的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统及试验方法。为了解决以上技术问题，本专利技术的一个或多个实施例提供了以下技术方案：本专利技术的一个方面是提供一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，包括：渗透仪，其包括壳体、活塞、承载筒及承载筒盖；壳体为底部封口的筒体结构，其底部设置有注水口，注水口的出口处设置有透水板；活塞，与所述筒体结构可移动配合，活塞内部设置有若干通孔；承载筒及承载筒盖位于活塞上侧，承载筒的侧壁上设置有出口，活塞的通孔将出口与筒体结构内部连通；温控系统，其包括夹套、入油管、出油管、温度传感器及温控器；夹套套合于壳体的外侧，夹套与壳体之间围成加热腔，该加热腔与热源连接；供水系统，与所述注水口连接，用于对渗透仪提供设定压力的水源；加载系统，用于对所述承载筒盖提供向下的压力；固液分离装置，通过管道与承载筒外侧的出口连通。一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验方法，包括如下步骤：将试验系统进行组装；测量待测岩土试样的相关参数，然后将待测岩土试样填入渗透仪的筒体结构内部，安装活塞；向夹套内通入设定温度的加热介质，控制渗透仪内的温度；向渗透仪底部通入设定压力的水，同时向承载筒盖施加向下的压力，进而通过承载筒及活塞对待测岩土试样施加压力；待测岩土试样中的部分颗粒在水流的携带作用下从活塞的通孔中流出，经过承载筒外侧的出口流至固液分离装置，进行固液分离后，测量固体和液体的质量；根据固体和液体的质量来研究岩土体试样的颗粒迁移机理。以上一个或多个技术方案的有益效果为：渗透仪的壳体外侧设置有夹套，向夹套内通入加热介质，可以有效控制渗透仪内部的待测岩土试样的温度，进而可以对温度场对于破碎岩体突水机理进行研究，使得破碎岩体突水机理更加准确、客观。活塞的内部设置有多个通孔，通孔将承载筒外侧的出口与渗透仪的筒体内部连通，可以允许突水过程中水流以及水流中携带的固体颗粒通过，便于对这部分水流和固体颗粒进行收集和测量。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实例试验系统的整体结构示意图；图2为渗透仪装置的整体结构示意图；图3为底座的结构示意图，其中，(a)为剖视图，(b)为俯视图；图4为活塞的结构示意图，其中，(a)为剖视图，(b)为俯视图；图5为缸筒的结构示意图，其中，(a)为剖视图，(b)为俯视图。其中，1-过滤漏斗；2-烧杯；3-出油管；4-温控器；5-入油管，6-渗透仪，7-数据采集器，8-计算机；9-稳压器；10-压力传感器；11-流量传感器；12-溢流阀；13-水泵；14-水箱(可加热)；15-底座；16-第一O型橡胶密封圈；17-第一螺丝组件；18-入油管；19-夹套；20-出油管；21-温度传感器；22-“L”型注水口；23-第二螺丝组件；24-透水板；25-缸筒；26-第二O型橡胶密封圈，27-活塞；28-承载筒；29-承载筒盖。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。本专利技术的一个方面是提供一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，包括：渗透仪，其包括壳体、活塞、承载筒、承载筒盖和夹套；壳体为底部封口的筒体结构，其底部设置有注水口，注水口的出口处设置有透水板；活塞，与所述筒体结构可移动配合，活塞内部设置有若干通孔；承载筒及承载筒盖位于活塞上侧，承载筒的侧壁上设置有出口，活塞的通孔将出口与筒体结构内部连通；温控系统，其包括夹套、入油管、出油管、温度传感器及温控器；夹套套合于壳体的外侧，夹套与壳体之间围成加热腔，该加热腔与热源连接；供水系统，与所述注水口连接，用于对渗透仪提供设定压力的水源；加载系统，用于对所述承载筒盖提供向下的压力；固液分离装置，通过管道与承载筒外侧的出口连通。在一些实施例中，所述透水板包括布水腔和与布水腔连通的若干布水孔，布水腔的下端与注水口连通，布水腔覆盖壳体的内部截面。从注水口注入的具有一定压力的水流首先进入布水腔内，并通过均布的多个布水孔均匀分布在渗透仪的横截面上，可以提高水流分布的均匀程度。在一些实施例中，所述活塞的外侧还设置有承载筒，承载筒上盖合有承载筒盖。此处的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，其特征在于：包括：/n渗透仪，其包括壳体、活塞、承载筒及承载筒盖；壳体为底部封口的筒体结构，其底部设置有注水口，注水口的出口处设置有透水板；/n活塞，与所述筒体结构可移动配合，活塞内部设置有若干通孔；/n承载筒及承载筒盖位于活塞上侧，承载筒的侧壁上设置有出口，活塞的通孔将出口与筒体结构内部连通；/n温控系统，其包括夹套、入油管、出油管、温度传感器及温控器；/n夹套套合于壳体的外侧，夹套与壳体之间围成加热腔，该加热腔与热源连接；/n供水系统，与所述注水口连接，用于对渗透仪提供设定压力的水源；/n加载系统，用于对所述承载筒盖提供向下的压力；/n固液分离装置，通过管道与承载筒外侧的出口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，其特征在于：包括：
渗透仪，其包括壳体、活塞、承载筒及承载筒盖；壳体为底部封口的筒体结构，其底部设置有注水口，注水口的出口处设置有透水板；
活塞，与所述筒体结构可移动配合，活塞内部设置有若干通孔；
承载筒及承载筒盖位于活塞上侧，承载筒的侧壁上设置有出口，活塞的通孔将出口与筒体结构内部连通；
温控系统，其包括夹套、入油管、出油管、温度传感器及温控器；
夹套套合于壳体的外侧，夹套与壳体之间围成加热腔，该加热腔与热源连接；
供水系统，与所述注水口连接，用于对渗透仪提供设定压力的水源；
加载系统，用于对所述承载筒盖提供向下的压力；
固液分离装置，通过管道与承载筒外侧的出口连通。


2.根据权利要求1所述的多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，其特征在于：所述透水板包括布水腔和与布水腔连通的若干布水孔，布水腔的下端与注水口连通，布水腔覆盖壳体的内部截面。


3.根据权利要求1所述的多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，其特征在于：所述活塞的外侧还设置有承载筒，承载筒上盖合有承载筒盖。


4.根据权利要求1所述的多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，其特征在于：所述夹套通过出油管和入油管与热源连接。


5.根据权利要求1所述的多场耦合效应下断层活化突水演化试验系统，其特征在于：所述供水系统包括水箱、水泵和连接管线，水箱通过水泵和连接管线与渗透仪的注水口连接。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士亮，黄国香，韩勃，代松，耿飞，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37