本发明专利技术公开了一种用于模拟孔隙-裂隙双重介质渗流水力特性的试验系统，包括介质实验模块、水循环控制模块以及数据采集模块，介质试验模块包括箱体以及设置在箱体中部内的孔隙介质，在孔隙介质与箱体内壁之间形成有一间距可调的裂隙介质，在箱体内孔隙介质的两端分别设置有孔隙介质进水水箱和孔隙介质出水水箱，在箱体内裂隙介质的两端分别设置有裂隙介质进水水箱和裂隙介质出水水箱；水循环控制模块包括供水系统和回水系统，数据采集模块包括温度传感器、流量计以及压力传感器。本发明专利技术实验系统改变了传统裂隙渗流试验系统忽略孔隙介质渗透性、无法得到双重介质水交换信息等缺陷，试验系统与实际情况更加吻合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及一种用于模拟孔隙-裂隙双重介质渗流水力特性的试验系统。
技术介绍
在实际工程中，特别是我国西南喀斯特地貌地区，普遍存在形成裂隙的岩体渗透系数较大，不能简单的作不透水处理的情况。以往的试验研究，由于模型材料、制作方法、量测技术等限制，只能分别针对裂隙介质独立进行试验研究。这些试验系统的共同缺陷是将裂隙面做不透水面处理，没有对形成裂隙的孔隙介质进行合理的模拟，忽略了孔隙介质和裂隙介质之间的水交换。因而，只能模拟基质渗透性较差的裂隙岩体，无法模拟基质渗透性较好，裂隙介质和孔隙介质存在大量水交换的裂隙岩体。
技术实现思路
本专利技术针对现有裂隙渗流试验系统的缺陷，开发制作一种可以模拟孔隙介质渗透性较好的双重介质渗流水力特性试验系统，可以适用于孔隙-裂隙双重介质渗流水力特性试验研究。本专利技术的技术方案是一种用于模拟孔隙-裂隙双重介质渗流水力特性的试验系统，包括介质实验模块、水循环控制模块以及数据采集模块，其特征在于 所述的介质试验模块包括箱体以及设置在箱体中部内的孔隙介质，在孔隙介质与箱体内壁之间形成有一间距可调的裂隙介质，在所述箱体内孔隙介质的两端分别设置有孔隙介质进水水箱和孔隙介质出水水箱，在所述箱体内裂隙介质的两端分别设置有裂隙介质进水水箱和裂隙介质出水水箱； 所述的水循环控制模块包括供水系统和回水系统，所述的供水系统的出水口分别连接所述的孔隙介质进水水箱和裂隙介质进水水箱；所述的回水系统的进水口分别连接所述的孔隙介质出水水箱和裂隙介质出水水箱； 所述的数据采集模块包括温度传感器、流量计以及压力传感器，在所述的孔隙介质进水水箱、孔隙介质出水水箱、裂隙介质进水水箱以及裂隙介质出水水箱均设置有温度传感器；在所述的孔隙介质、裂隙介质、孔隙介质进水水箱、孔隙介质出水水箱、裂隙介质进水水箱以及裂隙介质出水水箱内均设置有所述的压力传感器；在所述的孔隙介质出水水箱和裂隙介质出水水箱的出水口分别设置有所述的流量计。所述的孔隙介质采用石英砂多孔混凝土。所述的箱体包括试验台以及四个有机玻璃板侧壁，与裂隙介质相连的有机玻璃板侧壁可滑动的设置在试验台上。与裂隙介质相连的有机玻璃板侧壁下设置有一底座，在底座上设置有滑槽。在所述的孔隙介质、裂隙介质、孔隙介质进水水箱、孔隙介质出水水箱、裂隙介质进水水箱以及裂隙介质出水水箱内均设置有测压管，所述的压力传感器设置在测压管一端。所述的孔隙介质内的测压管垂直布置，所述的裂隙介质内的测压管水平布置。本专利技术试验系统对孔隙-裂隙双重介质渗流进行模拟，对水交换及渗流场信息进行全自动实时采集。I)介质试验模块的制作。根据研究需要，自行配比石英砂多孔混凝土模拟孔隙介质；石英砂多孔混凝土与有机玻璃板拼合模拟裂隙介质；孔隙介质和裂隙介质有各自独立的进出水水箱；不透水边界采用掺入有机硅防水剂的素混凝土模拟；采用硅胶和塑料条加热粘合对周边缝进行止水处理。2)水循环控制模块的制作。试验用水采用自循环形式，水流的循环系统由供水系统、回水系统组成。供水系统包括蓄水池、水泵、供水平水箱及输水管道；蓄水池采用设置 消能堰的硬塑料水槽；水泵采用较大扬程的自吸泵；供水平水箱采用由进水平水仓和回水仓组成的硬塑料水箱；输水管道采用加钢丝的塑料螺纹管。回水系统由回水平水箱及输水管道组成；回水平水箱采用由进水平水仓和回水仓组成的硬塑料水箱；输水管道采用加钢丝的塑料螺纹管。3)数据采集模块的制作。数据采集模块包括试验水压量测系统、进出水流量量测系统、水温量测系统和数据输出记录系统组成。水压量测系统采用自行研制的多相压力采集传输装置和压力传感器采集水压数据；进出水流量量测系统采用流量计采集流量数据；水温量测系统采用温度传感器采集水温数据；数据输出记录系统由数据采集仪、24V直流电源、电子计算机以及相应的软件组成。本专利技术的优点 I)本专利技术系统将孔隙介质和裂隙介质同时布置在箱体内，并同时测量两介质内的压力、流量等数据，可以实时的采集水流在两介质之间的相互渗透性能，改变了传统裂隙渗流试验系统忽略孔隙介质渗透性、无法得到双重介质水交换信息等缺陷，试验系统与实际情况更加吻合。2)具有孔隙介质渗透系数、裂隙宽度和压力梯度可调节的特点，可进行不同条件下的双重介质渗流水力特性试验。3)试验获得的水压信息和流量信息可进行全自动实时采集，并整理保存。附图说明图I介质试验模块示意 图2水循环控制系统不意 图3数据采集模块示意 图4有机玻璃板侧壁结构示意 图5图4底座结构 图6介质试验模块进水总水箱示意 图7是图6的侧视 图8进水平水箱结构 图9蓄水池结构 图10回水平水箱结构图；图11多相压力采集传输装置结构图。其中1、箱体、2、孔隙介质，3、裂隙介质，4、孔隙介质进水水箱，5、孔隙介质出水水箱，6、裂隙介质进水水箱，7、裂隙介质出水水箱，8、进水总水箱，9、出水总水箱，10、测压管，11、测压排气孔，12、铆钉，13、有机玻璃板侧壁，14、底座，15、滑槽，16、试验台，17、硬塑料隔板，18、孔隙介质进流开关，19、孔隙介质排水开关，20、裂隙介质进流开关，21、裂隙介质排水开关，22、供水系统，23、回水系统，24、进水平水箱，25、回水平水箱，26、蓄水池，27、消能堰，28、水泵，29、介质试验模块，30、进水平水仓，31、进水回水仓，32、出水孔，33、进水孔，34、溢水孔，35、回水进水仓，36、回水回水仓，37、进水控制阀门，38、多接口测压管，39、可调水平支架，40、水平校准仪，41、压力传感器，42、电流信号传输线。具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术作详细说明 1)介质试验模块的制作如图I所示，介质试验模块直接浇注在试验台16上，浇注前，在竹胶板模具底部填注一层3cm厚的掺入有机硅防水剂的素混凝土，以模拟孔隙介质的不透水底边界。在浇筑多孔混凝土时，预埋入不锈钢测压管10，以量测水压。裂隙介质采用光滑的有机玻璃板侧壁13和多孔混凝土拼合而成。有机玻璃板侧壁13尺寸为长X宽X高=1700mmX 300mmX 500mm。有机玻璃板侧壁13底部有50mm宽的底座14，底座14设置滑槽15，以便于对裂隙宽度的调节。通过铆钉12将有机玻璃板侧壁13固定在试验台16上。通过滑槽15可以改变裂隙的隙宽，具体见图4和图5。底座14与试验台16之间涂有玻璃胶，用于止水。在多孔混凝土拆模后进行多孔混凝土与有机玻璃板的裂隙拼合。孔隙介质及裂隙介质两端分别设置两个水箱，即孔隙介质进水水箱4、孔隙介质出水水箱5，裂隙介质进水水箱6以及裂隙介质出水水箱7，以便于独立量测试验中孔隙介质和裂隙介质的进出水水量。各自通过螺旋开关控制孔隙介质和裂隙介质的进出水，进水断面分别与裂隙介质进水面、孔隙介质进水面大小相同。进水总水箱8和出水总水箱9边壁采用砖砌结构，内层涂抹防水涂料，中间采用硬塑料板分割成三个独立的水箱，顶部采用2cm厚有机玻璃作为水箱盖，钻设膨胀螺丝使其固定在砖砌边壁上。周围缝隙用塑料条加热后密封，外涂硅胶进行止水。外接硬塑料管，方便与上游供水系统22以及下游回水系统23连接。水箱盖上钻设两个测压孔，用来监测进水水箱和出水水箱的水压，测压孔同时可作为排气孔。各水箱底部留有带开关的排水口，在试验完成后作排水使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于模拟孔隙？裂隙双重介质渗流水力特性的试验系统，包括介质实验模块、水循环控制模块以及数据采集模块，其特征在于：所述的介质试验模块包括箱体以及设置在箱体中部内的孔隙介质，在孔隙介质与箱体内壁之间形成有一间距可调的裂隙介质，在所述箱体内孔隙介质的两端分别设置有孔隙介质进水水箱和孔隙介质出水水箱，在所述箱体内裂隙介质的两端分别设置有裂隙介质进水水箱和裂隙介质出水水箱；所述的水循环控制模块包括供水系统和回水系统，所述的供水系统的出水口分别连接所述的孔隙介质进水水箱和裂隙介质进水水箱；所述的回水系统的进水口分别连接所述的孔隙介质出水水箱和裂隙介质出水水箱；所述的数据采集模块包括温度传感器、流量计以及压力传感器，在所述的孔隙介质进水水箱、孔隙介质出水水箱、裂隙介质进水水箱以及裂隙介质出水水箱均设置有所述温度传感器；在所述的孔隙介质、裂隙介质、孔隙介质进水水箱、孔隙介质出水水箱、裂隙介质进水水箱以及裂隙介质出水水箱内均设置有所述的压力传感器；在所述的孔隙介质出水水箱和裂隙介质出水水箱的出水口分别设置有所述的流量计。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李琛亮，沈振中，赵坚，徐力群，郭玉嵘，杨旭东，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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