專利名稱：一種節(jié)理巖石透水性檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖石性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種節(jié)理巖石透水性檢 測方法。
背景技術(shù)：
在礦山、油田開釆以及邊坡檢測等技術(shù)領(lǐng)域中，都需要對自然節(jié)理巖石 的膨脹性與滲透性做出較準確地檢測。目前，對自然節(jié)理巖石的膨脹性與滲 透性進行檢測時，大多釆用以下兩種試驗方法進行檢測，即人工巖石節(jié)理試 驗方法和分次單獨試驗方法。這兩種節(jié)理巖石實驗試驗方法，在檢測方法的 設(shè)計、檢測方法的結(jié)構(gòu)上均存在著一些明顯不合理的地方，嚴重影響試驗檢 測的過程及其結(jié)果，降低了實驗分析的可靠性，拉大了實驗與實際的差距。 例如釆用人工節(jié)理試驗方法進行檢測時，首先必須采用相似材料模擬節(jié)理和 巖芯并進行人工切割節(jié)理，再釆用粘合劑膠合模仿節(jié)理，該試驗方法由于從 一開始就拉大了試驗節(jié)理與自然節(jié)理之間的距離，降低了理論檢測結(jié)果的實 際意義，其檢測結(jié)果不能滿足施工要求。而分次單獨試驗方法，雖然其試驗 結(jié)果有足夠的可靠性，但由于自然界中很難找到兩塊完全一致的試件，從而 影響?yīng)毩⒃囼灲Y(jié)果對自然節(jié)理性質(zhì)的檢測質(zhì)量，達不到對自然節(jié)理巖石膨脹 與滲透性檢測的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種節(jié)理巖石透水性檢測方法，該方法步驟簡單，操作簡便且適用范圍廣，能 準確檢測自然節(jié)理膨脹和滲透性的相關(guān)參數(shù)而且檢測精度高。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種節(jié)理巖石透水性檢
測方法，包括以下步驟
(a) 制作自然節(jié)理巖石試件鉆取自然節(jié)理巖石巖芯并按剪切機8 機芯尺寸制作自然節(jié)理巖石試件；
(b) 將試件置于包括上剪切盒15和下剪切盒16的剪切盒1內(nèi)腔中 的剪切機8機芯內(nèi)部，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3通過加載臺從外部作 用于剪切盒l(wèi),給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控制液壓系統(tǒng)7給試件提 供檢測所需的液壓環(huán)境，最終給試件提供一個模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水 和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測環(huán)境；
(c) 由控制系統(tǒng)4啟動檢測系統(tǒng)5檢測并收集初始狀態(tài)下試件所受 的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進水壓與出水壓數(shù)值，檢 測系統(tǒng)5同時向控制系統(tǒng)4反饋檢測并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)；
(d) 按試件的釆動裂隙動作情況，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3、檢
測系統(tǒng)5與液壓系統(tǒng)7動作，檢測系統(tǒng)5實時檢測并收集試件的裂隙變形
以及應(yīng)力、流量、水壓的動變化數(shù)據(jù)，同時將檢測數(shù)據(jù)同步反饋給控制系 統(tǒng)4并顯示檢測數(shù)據(jù)結(jié)果；
(e) 控制系統(tǒng)4分析并處理檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，并按處理后得出的應(yīng)力 變形曲線、應(yīng)力滲流曲線、滲流量變形曲線與膨脹滲流曲線，分析計算試 件的膨脹性和滲透性相關(guān)參數(shù)；
在整個檢測過程中，由平衡系統(tǒng)6控制試件所處的檢測裝置始終保持 整體結(jié)構(gòu)平衡，檢測系統(tǒng)5實時向控制系統(tǒng)4反饋其檢測到的與剪切盒1 相連接的平衡系統(tǒng)6的平衡狀態(tài)信號，由控制系統(tǒng)4相應(yīng)控制調(diào)整加載系 統(tǒng)3對剪切盒1施加的正應(yīng)力與剪應(yīng)力，以保持平衡系統(tǒng)6平衡。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟(a)中所述制作的自然節(jié)理巖石試件 形狀為長方體或圓柱體。
步驟(a)中制作的所述自然節(jié)理巖石試件為100mmx 200mm的長方體或 底面的直徑為50mm、長為100mm的圓柱體。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，步驟(b)中所述給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力時，首先應(yīng)將試件放置在剪切機8的機芯內(nèi)部，再將剪切機8放置在剪
切盒1的內(nèi)部空腔中；其次控制加載系統(tǒng)3通過加載臺對剪切盒1施加正應(yīng) 力與剪應(yīng)力；之后控制與剪切機8機芯內(nèi)部相通的液壓系統(tǒng)7給試件提供排
水與不排水的液壓環(huán)境。
作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述加載臺為門式加載臺2,加載系統(tǒng)3 通過傳力板進行分配載荷，門式加載臺2和剪切盒1控制剪切機8運行，使 剪切機8始終處于剪切盒1內(nèi)部的載荷中心交點。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案，所述液壓系統(tǒng)7包括進液系統(tǒng)9、回液 系統(tǒng)10與輔助回液系統(tǒng)11,回液系統(tǒng)10與輔助回液系統(tǒng)11分別與進液系 統(tǒng)9相連通。
作為本發(fā)明的更進一步優(yōu)選方案，所述檢測系統(tǒng)5包括監(jiān)測器12、收集 瓶13與儲存器14,其中監(jiān)測器12與剪切機8機芯內(nèi)部相接，回液系統(tǒng)10 與收集瓶13相接，輔助回液系統(tǒng)11依次與儲存器14、進液系統(tǒng)9相通，監(jiān) 測器12與收集瓶13分別向控制系統(tǒng)4反饋監(jiān)測、收集的信號。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述監(jiān)測器12為力傳感器、位移傳感器 和流量傳感器，對試件所受的應(yīng)力、試件的位移、平衡系統(tǒng)6的平衡狀態(tài)以 及試件外圍液體的流量、進水壓、出水壓進行檢測。
綜上，釆用本發(fā)明一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，具有以下優(yōu)點1、 步驟簡單、搡作方便，無需對自然節(jié)理巖石作任何加工處理，即能測出被測 巖石的膨脹性與滲透性相關(guān)參數(shù)；2、適用范圍廣，適用于普氏硬度系數(shù)為 0.5 — 10范圍內(nèi)的不同硬度自然節(jié)理巖石的檢測；3、節(jié)理空隙水壓差可調(diào)范 圍大，水壓差可達到1Mpa左右；4、檢測精度高，膨脹系數(shù)檢測精度達10—4， 滲透性檢測精度達10—"達西；5、適用性強，適應(yīng)節(jié)理傾角在0—45。之間所 有自然節(jié)理巖石的膨脹性與滲透性檢測；6、智能化指令反饋、自動平衡控 制，在平衡狀態(tài)檢測的同時進行動態(tài)分析并儲存相關(guān)數(shù)據(jù)。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明一種節(jié)理巖石透水性檢測方法所采用的檢測裝置的結(jié)構(gòu)框
圖2為本發(fā)明所用檢測裝置的優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3為本發(fā)明一種節(jié)理巖石透水性檢測方法進行檢測的整體流程圖, 附圖標記說明
l一剪切盒； 4一控制系統(tǒng)； 7 —液壓系統(tǒng)； IO—回液系統(tǒng); 13—收集瓶； 16 —下剪切盒(
2 —門式加載臺； 5—檢測系統(tǒng)； 8 —剪切機； ll一輔助回液系統(tǒng)； 14一儲存器；
3—加載系統(tǒng)； 6—平衡系統(tǒng)； 9一進液系統(tǒng)； 12 —監(jiān)測器； 15 —上剪切盒;
具體實施例方式
結(jié)合圖1、圖2,所述節(jié)理巖石透水性檢測裝置包括由上剪切盒15和 下剪切盒16組成的剪切盒1、控制系統(tǒng)4、由控制系統(tǒng)4控制并通過加載 臺對剪切盒1施加正應(yīng)力和剪應(yīng)力的加載系統(tǒng)3、置于剪切盒1內(nèi)部空腔 的剪切機8以及由控制系統(tǒng)4進行控制的檢測系統(tǒng)5、平衡系統(tǒng)6與液壓 系統(tǒng)7。由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控 制液壓系統(tǒng)7給試件提供檢測所需的液壓環(huán)境。加載系統(tǒng)3通過加載臺對 剪切盒1施加正應(yīng)力和剪應(yīng)力，而剪切機8放置在上剪切盒15和下剪切 盒16之間所形成的空腔內(nèi)，剪切機8機芯內(nèi)部的空腔中放置被測試件。 在檢測過程中，檢測系統(tǒng)5、平衡系統(tǒng)6與液壓系統(tǒng)7同時向控制系統(tǒng)4 反饋控制信號。
如圖3所示，釆用所述節(jié)理巖石透水性檢測方法進行檢測時，主要包括 以下步驟第一步、制作自然節(jié)理巖石試件鉆取自然節(jié)理巖石巖芯并按 剪切機8機芯尺寸制作試件。在檢測前，首先，應(yīng)采用鉆機鉆取自然節(jié)理
巖石巖芯并按剪切機8機芯尺寸制作自然節(jié)理巖石試件。制作的試件形狀
為長方體或圓柱體，具體為100mmx 200mm的長方體或底面的直徑為50mm、 長為100mm的圓柱體。在制作試件時，無需對試件再作其他處理，制作工 藝較簡單，保持自然節(jié)理巖石的原始狀態(tài)即可。
第二步、將試件置于包括上剪切盒15和下剪切盒16的剪切盒1內(nèi)腔 中的剪切機8機芯內(nèi)部，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3通過加載臺從外部 作用于剪切盒l(wèi)，給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控制液壓系統(tǒng)7給試件 提供檢測所需的液壓環(huán)境，最終給試件提供一個模擬節(jié)理巖石天然裂隙含 水和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測環(huán)境。此步驟主要是將之前所制作的自然節(jié)理巖 石試件放入檢測裝置中，并給被測試件提供一個模擬狀態(tài)的檢測環(huán)境。
首先，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3動作，向加載系統(tǒng)3發(fā)出操作加 載臺指令，加載臺按照指令開始動作，此時從剪切盒l(wèi)中取出剪切機8的 內(nèi)部機芯，在其內(nèi)部空腔中裝入自然節(jié)理巖石試件并將剪切機機芯放回于 加載系統(tǒng)3中，之后由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3啟動給試件施加正應(yīng)力 和剪應(yīng)力。所述加載臺為門式加載臺2，加載系統(tǒng)3通過傳力板進行分配 載荷，門式加載臺2和剪切盒1控制剪切機8運行，使剪切機8始終處于 剪切盒1內(nèi)部載荷中心交點。試驗過程中根據(jù)需要由控制系統(tǒng)4相應(yīng)控制 門式加載臺2，滿足本節(jié)理巖石透水性檢測裝置在不同正應(yīng)力和剪應(yīng)力條 件下的進行試驗。
在啟動加載系統(tǒng)3的同時由控制系統(tǒng)4啟動液壓系統(tǒng)7,所述液壓系 統(tǒng)7與剪切機8的機芯內(nèi)部相通，其包括進液系統(tǒng)9、回液系統(tǒng)10與輔助 回液系統(tǒng)11，回液系統(tǒng)IO與輔助回液系統(tǒng)ll各自獨立工作，二者分別與 進液系統(tǒng)9相連通。最終通過控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3與液壓系統(tǒng)7, 給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，最終給被測試件提供一個模擬天然裂隙含水 和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測環(huán)境。
第三步、由控制系統(tǒng)4啟動檢測系統(tǒng)5檢測并收集初始狀態(tài)下試件所 受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進水壓與出水壓數(shù)值，
檢測系統(tǒng)5同時向控制系統(tǒng)4反饋檢測并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)。所述檢測系
統(tǒng)5分別與液壓系統(tǒng)7、剪切機8的機芯內(nèi)部相接，其包括監(jiān)測器12、收 集瓶13與儲存器14,其中監(jiān)測器12與剪切機8機芯內(nèi)部相接，回液系統(tǒng) 10與收集瓶13相接，輔助回液系統(tǒng)11依次與儲存器14、進液系統(tǒng)9相 通，監(jiān)測器12與收集瓶13分別向控制系統(tǒng)4反饋監(jiān)測、收集的信號。而 監(jiān)測器12為力傳感器、位移傳感器和流量傳感器，采用力傳感器、位移 傳感器和流量傳感器對初始狀態(tài)下剪切機8機芯內(nèi)部的試件所受的應(yīng)力、 試件的位移、平衡系統(tǒng)6的平衡狀態(tài)以及試件外圍液體的流量、進水壓、 出水壓進行檢測。總之通過監(jiān)測器12與收集瓶13將檢測并收集到的初始 狀態(tài)下試件所受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進水壓、 出水壓數(shù)值反饋到控制系統(tǒng)4。此系列檢測到的初始狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)據(jù)作 為檢測分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)相當重要。
第四步、按試件的釆動裂隙動作情況，由控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3、 檢測系統(tǒng)5與液壓系統(tǒng)7動作，檢測系統(tǒng)5實時檢測并收集試件的裂隙變 形以及應(yīng)力、流量、水壓的動變化數(shù)據(jù)，同時將檢測數(shù)據(jù)同步反饋給控制 系統(tǒng)4并顯示檢測數(shù)據(jù)結(jié)果。按試件的采動裂隙動作情況，通過控制編程 實現(xiàn)控制系統(tǒng)4對加載系統(tǒng)3、檢測系統(tǒng)5與液壓系統(tǒng)7的綜合控制。具 體是控制系統(tǒng)4控制加載系統(tǒng)3按試件的采動裂隙動作情況給試件施加檢 測過程中相應(yīng)所需的正應(yīng)力與剪應(yīng)力。同時控制液壓系統(tǒng)7始終保持給被 測試件提供一個模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液壓應(yīng)力狀態(tài)，與此同時各 系統(tǒng)向控制系統(tǒng)4反饋檢測并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過計算機顯示屏幕 將各系統(tǒng)反饋給控制系統(tǒng)4的相應(yīng)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示出來。
在檢測過程中，液壓系統(tǒng)7中的進液系統(tǒng)9給被測試件兩端形成滲透 壓差，回液系統(tǒng)IO直接與檢測系統(tǒng)5中的收集瓶13相接用來測定被測試 件的滲透量，收集瓶13中安裝的電子稱進行稱量并將結(jié)果反饋給控制系 統(tǒng)4,之后控制系統(tǒng)4根據(jù)傳入的數(shù)據(jù)文件進行分析、處理并儲存。同時 監(jiān)測器12中的流量傳感器對進液系統(tǒng)9與回液系統(tǒng)10的流量實時進行檢
測并反饋各自流量信號，輔助回液系統(tǒng)11主要起輔助作用，控制系統(tǒng)4 對反饋信號進行分析處理后，發(fā)出相應(yīng)的控制指令。當上剪切盒15和下 剪切盒16間所形成的空腔內(nèi)即被測試件兩端液體的壓差超出預(yù)定范圍時， 控制系統(tǒng)4及時向輔助回液系統(tǒng)11發(fā)出相應(yīng)控制指令，啟動輔助回液系 統(tǒng)11;否則在流量平衡的狀態(tài)下，輔助回液系統(tǒng)ll不工作。當輔助回液 系統(tǒng)ll工作時，將多余的液體排入儲存器14進行暫時儲存，之后控制系 統(tǒng)4控制儲存器14將其內(nèi)儲存的液體又返回進液系統(tǒng)9，進行循環(huán)再次利 用。與此同時儲存器14向控制系統(tǒng)4反饋控制信號。另外回液系統(tǒng)10通 過收集瓶13與進液系統(tǒng)9相接，將液體返回進行循環(huán)再次利用。
在檢測過程中，始終保持被測試件處于模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液 壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測環(huán)境中，按試件的釆動裂隙動作情況由控制系統(tǒng)4進行綜 合控制。檢測系統(tǒng)5實時對試件進行檢測并將檢測數(shù)據(jù)及時反饋給控制系統(tǒng) 4,其中監(jiān)測器12與剪切機8的機芯內(nèi)部相接，用來監(jiān)測機芯內(nèi)部的被測試 件在相應(yīng)正應(yīng)力和剪應(yīng)力條件下所發(fā)生的應(yīng)力和位移的變化，同時監(jiān)測器l2 向控制系統(tǒng)4反饋所監(jiān)測到的信號?？刂葡到y(tǒng)4對所傳入的數(shù)據(jù)進行分析、 處理、儲存并顯示檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，同時控制系統(tǒng)4相應(yīng)地向監(jiān)測器12發(fā)出控 制指令。
第五步、控制系統(tǒng)4分析并處理檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，并按處理后得出的應(yīng) 力變形曲線、應(yīng)力滲流曲線、滲流量變形曲線與膨脹滲流曲線計算試件的 膨脹性和滲透性相關(guān)參數(shù)。在上述檢測過程中，檢測系統(tǒng)5將檢測到的測 試過程中的試件受力、位移、孔隙水壓等數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)4，控制系 統(tǒng)4對傳入的數(shù)據(jù)進行分析、處理并儲存，同時通過計算機顯示屏幕反映 給用戶。根據(jù)巖石力學(xué)原理，控制系統(tǒng)4即可相應(yīng)繪制得出被測試件在檢 測過程中檢測到的應(yīng)力變形曲線、應(yīng)力滲流曲線、滲流量變形曲線與膨脹 滲流曲線，并將各檢測結(jié)果反映到計算機顯示屏幕，由用戶選擇存儲或打 印，根據(jù)上述檢測數(shù)據(jù)處理結(jié)果即可計算得出試件的膨脹性和滲透性相關(guān) 參數(shù)。 具體是檢測系統(tǒng)5中的收集瓶13與回液系統(tǒng)IO相連，收集瓶13中 安裝的電子稱對回液系統(tǒng)10的流量等數(shù)值進行稱量并將結(jié)果反饋給控制
系統(tǒng)4,同時監(jiān)測器12中的流量傳感器對進液系統(tǒng)9與回液系統(tǒng)10的流 量實時進行檢測并反饋各自流量信號；而監(jiān)測器12中的力傳感器和位移 傳感器對試件所受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的進水壓、出水 壓進行檢測，并將檢測到的相應(yīng)數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)4。對上述測試過程 中檢測并收集到的試件裂隙變形以及應(yīng)力、流量、水壓的動變化數(shù)據(jù)進行 分析計算，相應(yīng)繪制得出被測試件在檢測過程中檢測到的應(yīng)力變形曲線、
應(yīng)力滲流曲線、滲流量變形曲線與膨脹滲流曲線。根據(jù)試件裂隙變形以及 應(yīng)力、水壓的動變化數(shù)據(jù)即應(yīng)力變形曲線，即可計算得出被測試件膨脹性 的相關(guān)參數(shù)；而根據(jù)試件外圍液體的流量、水壓的動變化數(shù)據(jù)即應(yīng)力滲流 曲線、滲流量變形曲線與膨脹滲流曲線，即可計算得出被測試件滲透性的 相關(guān)參數(shù)。
在整個檢測過程中，啟動加載系統(tǒng)3與液壓系統(tǒng)7的同時也啟動平衡 系統(tǒng)6，平衡系統(tǒng)6與剪切盒1相連接，用以控制整個檢測裝置的整體結(jié) 構(gòu)平衡，以防剪切盒1在正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)。檢測系統(tǒng)5 實時向控制系統(tǒng)4反饋其檢測到的與剪切盒1相連接的平衡系統(tǒng)6的平衡 狀態(tài)信號，由控制系統(tǒng)4相應(yīng)控制調(diào)整加載系統(tǒng)3對剪切盒1施加的正應(yīng) 力與剪應(yīng)力，以保持平衡系統(tǒng)6平衡。檢測系統(tǒng)5中的位移傳感器對平衡 系統(tǒng)6的位置狀態(tài)作出檢測，并同時向控制系統(tǒng)4反饋相應(yīng)平衡系統(tǒng)6的 平衡狀態(tài)信號，控制系統(tǒng)4根據(jù)傳入的平衡狀態(tài)信號進一步分析平衡系統(tǒng) 6的平衡狀態(tài)以及不平衡程度并對加載系統(tǒng)3作出相應(yīng)控制，調(diào)節(jié)并改變 加載臺2施加在剪切盒1上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，保持平衡系統(tǒng)6平衡，從 而保證本節(jié)理巖石透水性檢測裝置在試驗過程中始終處于平衡狀態(tài)。總之， 通過平衡系統(tǒng)6始終保持試件所處的檢測裝置整體結(jié)構(gòu)平衡，同時通過檢 測系統(tǒng)5將檢測裝置的狀態(tài)是否平衡以及不平衡程度等及時反饋給控制系 統(tǒng)4,而控制系統(tǒng)4根據(jù)傳入的相應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析處理后向加載系統(tǒng)3發(fā)
出相應(yīng)地調(diào)節(jié)控制指令。
綜上所述，平衡系統(tǒng)6和檢測系統(tǒng)5均通過控制系統(tǒng)4發(fā)揮作用，控制
系統(tǒng)4控制檢測裝置在不同正應(yīng)力和剪應(yīng)力的進行試驗。加載系統(tǒng)3通過門 式加載臺2對上剪切盒15和下剪切盒16施加正應(yīng)力和剪應(yīng)力。而門式加載 臺2和剪切盒1控制剪切機8運行，使剪切機8始終處于載荷中心交點。而 剪切機8機芯內(nèi)部的圓柱腔中放置被測試件，上剪切盒15和下剪切盒16在 正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下錯動，并在控制系統(tǒng)4的控制下，形成對自然節(jié)理巖 石加載、液壓、平衡與檢測的聯(lián)合動作，同時檢測系統(tǒng)5向控制系統(tǒng)4反饋 檢測到的被測試件的載荷、位移、水壓和流量等檢測信號。與此同時，通過 控制系統(tǒng)4控制平衡系統(tǒng)6、檢測系統(tǒng)5,并相應(yīng)控制進液系統(tǒng)9與回液系統(tǒng) 10、輔助回液系統(tǒng)ll各自獨立工作，同時各個系統(tǒng)向控制系統(tǒng)4反饋控制信 號。在檢測過程中使得被測試件始終置于處于平衡狀態(tài)的剪切機8內(nèi)部的圓 柱腔中，同時其始終處于孔隙壓平衡和流量平衡的狀態(tài)，即就是說在初始狀 態(tài)下進行增壓，且在檢測過程中始終保持自然巖石節(jié)理面的自然平衡，包括 動平衡、滲流平衡和加載平衡。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當 理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征在于包括以下步驟(a)制作自然節(jié)理巖石試件鉆取自然節(jié)理巖石巖芯并按剪切機(8)機芯尺寸制作自然節(jié)理巖石試件；(b)將試件置于包括上剪切盒(15)和下剪切盒(16)的剪切盒(1)內(nèi)腔中的剪切機(8)機芯內(nèi)部，由控制系統(tǒng)(4)控制加載系統(tǒng)(3)通過加載臺從外部作用于剪切盒(1)，給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力，并控制液壓系統(tǒng)(7)給試件提供檢測所需的液壓環(huán)境，最終給試件提供一個模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測環(huán)境；(c)由控制系統(tǒng)(4)啟動檢測系統(tǒng)(5)檢測并收集初始狀態(tài)下試件所受的應(yīng)力、試件的位移以及試件外圍液體的流量、進水壓與出水壓數(shù)值，檢測系統(tǒng)(5)同時向控制系統(tǒng)(4)反饋檢測并收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)；(d)按試件的采動裂隙動作情況，由控制系統(tǒng)(4)控制加載系統(tǒng)(3)、檢測系統(tǒng)(5)與液壓系統(tǒng)(7)動作，檢測系統(tǒng)(5)實時檢測并收集試件的裂隙變形以及應(yīng)力、流量、水壓的動變化數(shù)據(jù)，同時將檢測數(shù)據(jù)同步反饋給控制系統(tǒng)(4)并顯示檢測數(shù)據(jù)結(jié)果；(e)控制系統(tǒng)(4)分析并處理檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，并按處理后得出的應(yīng)力變形曲線、應(yīng)力滲流曲線、滲流量變形曲線與膨脹滲流曲線，分析計算試件的膨脹性和滲透性相關(guān)參數(shù)；在整個檢測過程中，由平衡系統(tǒng)(6)控制試件所處的檢測裝置始終保持整體結(jié)構(gòu)平衡，檢測系統(tǒng)(5)實時向控制系統(tǒng)(4)反饋其檢測到的與剪切盒(1)相連接的平衡系統(tǒng)(6)的平衡狀態(tài)信號，由控制系統(tǒng)(4)相應(yīng)控制調(diào)整加載系統(tǒng)(3)對剪切盒(1)施加的正應(yīng)力與剪應(yīng)力，以保持平衡系統(tǒng)(6)平衡。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征在于 步驟(a)中制作的所述自然節(jié)理巖石試件形狀為長方體或圓柱體。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征 在于步驟(a)中制作的所述自然節(jié)理巖石試件為100mmx 200mm的長方 體或底面的直徑為50mm、長為100mm的圓柱體。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征 在于步驟(b)中所述給試件施加正應(yīng)力與剪應(yīng)力時，首先應(yīng)將試件放置 在剪切機(8)的機芯內(nèi)部，再將剪切機(8)放置在剪切盒(1)的內(nèi)部 空腔中；其次控制加載系統(tǒng)(3)通過加載臺對剪切盒(1)施加正應(yīng)力與 剪應(yīng)力；之后控制與剪切機(8)機芯內(nèi)部相通的液壓系統(tǒng)(7)給試件提 供排水與不排水的液壓環(huán)境。
5. 按照權(quán)利要求4所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征在于 所述加載臺為門式加載臺(2 )，加載系統(tǒng)(3 )通過傳力板進行分配載荷， 門式加載臺(2)和剪切盒(1)控制剪切機(8)運行，使剪切機8始終 處于剪切盒(1)內(nèi)部的載荷中心交點。
6. 按照權(quán)利要求4所述的 一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征在于 所述液壓系統(tǒng)(7)包括進液系統(tǒng)(9)、回液系統(tǒng)(10)與輔助回液系統(tǒng)(11),回液系統(tǒng)(10)與輔助回液系統(tǒng)(11)分別與進液系統(tǒng)(9)相 連通。
7. 按照權(quán)利要求6所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征在于 所述檢測系統(tǒng)(5)包括監(jiān)測器(12)、收集瓶(13)與儲存器(14), 其中監(jiān)測器(12)與剪切機(8)的機芯內(nèi)部相接，回液系統(tǒng)(10)與收 集瓶U3)相接，輔助回液系統(tǒng)(ll)依次與儲存器(14)、進液系統(tǒng)(9) 相通，監(jiān)測器(12)與收集瓶(13)分別向控制系統(tǒng)(4)反饋監(jiān)測、收 集的信號。
8. 按照權(quán)利要求7所述的一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，其特征在于 所述監(jiān)測器(12)為力傳感器、位移傳感器和流量傳感器，對試件所受的 應(yīng)力、試件的位移、平衡系統(tǒng)(6)的平衡狀態(tài)以及試件外圍液體的流量、 進水壓、出水壓進行檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)理巖石透水性檢測方法，包括以下步驟制作自然節(jié)理巖石試件；將試件置于剪切盒內(nèi)腔中的剪切機機芯內(nèi)部，給試件提供一個模擬節(jié)理巖石天然裂隙含水和液壓應(yīng)力狀態(tài)的檢測環(huán)境；檢測并收集初始狀態(tài)下試件所受的應(yīng)力、位移以及試件外圍液體的流量、進水壓與出水壓數(shù)值；按試件的采動裂隙動作情況，控制加載系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)動作，實時檢測并收集試件的裂隙變形以及應(yīng)力、流量、水壓的動變化數(shù)據(jù)；分析并處理檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，在檢測過程中，通過平衡系統(tǒng)始終保持試件所處的檢測裝置整體結(jié)構(gòu)平衡。本發(fā)明步驟簡單，操作方便且適用范圍廣、適用性強，能準確檢測自然節(jié)理膨脹性和滲透性的相關(guān)參數(shù)而且檢測精度高。
文檔編號G01N7/10GK101169359SQ20071018841
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者鄧廣哲 申請人:西安科技大學(xué)