底板巖體滲透系數(shù)測(cè)試模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及巖體滲透系數(shù)測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種底板巖體滲透系數(shù)測(cè)試模 擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 巖體滲透系數(shù)是反映裂隙巖體滲透性能的重要參數(shù)，底板巖體滲透性能的改變與 底板的破壞情況密切相關(guān)。因此，研究底板巖體滲透系數(shù)與裂隙大小、注水量、注水段長(zhǎng)度 和注水壓的關(guān)系具有重要意義。目前通常采用數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等手段來(lái)測(cè)算滲透系數(shù)。 由于現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜且工作量大，而數(shù)值模擬在一定程度上不能很好的反映現(xiàn)場(chǎng)情況，因此， 在實(shí)際中，需要一種裝置模擬滲透系數(shù)，并探討滲透系數(shù)相關(guān)影響因素及關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種底板巖體滲透系數(shù)測(cè)試模擬 方法，該方法可W模擬不同裂隙、不同角度、不同注水段長(zhǎng)度和不同水壓下的鉆孔狀態(tài)，測(cè) 出單位時(shí)間注入孔內(nèi)和經(jīng)裂隙漏失的水量，從而測(cè)算出底板巖層的滲透系數(shù)。
[0004] 其技術(shù)解決方案包括：
[0005] -種底板巖體滲透系數(shù)測(cè)試模擬方法，其所采用的模擬系統(tǒng)包括封堵觀測(cè)系統(tǒng)、 承托定位系統(tǒng)、氣源供應(yīng)系統(tǒng)和水源供應(yīng)系統(tǒng)，
[0006] 模擬方法包括W下步驟：
[0007] 步驟一、調(diào)節(jié)承托定位系統(tǒng)使其達(dá)到測(cè)試所需角度，根據(jù)鉆孔裂隙要求，調(diào)節(jié)裂隙 開關(guān)，模擬裂隙排布，其中裂隙開關(guān)的開啟與關(guān)閉代表裂隙的有無(wú)，裂隙開關(guān)開啟的大小程 度代表裂隙的大?。?br>[000引步驟二、確定注水管的長(zhǎng)度，按照測(cè)試所需長(zhǎng)度對(duì)第一注水管和第二注水管之間 的連接處進(jìn)行調(diào)節(jié)，W使注水管的總長(zhǎng)度滿足測(cè)試需求；
[0009] 步驟=、安設(shè)封堵觀測(cè)系統(tǒng)，所述封堵觀測(cè)系統(tǒng)包括模擬鉆孔、裂隙開關(guān)和測(cè)試探 頭，所述裂隙開關(guān)設(shè)置有若干個(gè)，均位于所述模擬鉆孔的周向上，所述測(cè)試探頭位于所述模 擬鉆孔內(nèi)，所述測(cè)試探頭包括注水管、封堵膠囊、膠囊連接管和卡槽接頭，所述注水管的一 端為封堵端，另一端為注水端，所述卡槽接頭設(shè)置在所述封堵端和注水端，所述封堵膠囊包 設(shè)在所述卡槽接頭上，相對(duì)的封堵膠囊之間連接所述膠囊連接管;注水管由第一注水管和 第二注水管通過(guò)螺紋連接而成，所述注水管的長(zhǎng)度在0.5~Im之間可調(diào)，在所述第一注水管 和第二注水管上分別有多個(gè)漏水孔；
[0010] 步驟四、檢驗(yàn)封堵效果，關(guān)閉部分裂隙開關(guān)，打開氣源供應(yīng)系統(tǒng)，起脹封堵膠囊至 設(shè)定壓力;打開水源供應(yīng)系統(tǒng)，向測(cè)試探頭內(nèi)注水，至測(cè)試水壓停止，觀察封堵效果，控制封 堵膠囊封堵壓力大于測(cè)試探頭注水壓力；
[0011] 步驟五、滲透系數(shù)測(cè)試，封堵效果合格后，打開步驟四關(guān)閉的裂隙開關(guān)，重新封堵、 注水進(jìn)行試驗(yàn)，待封堵壓力、注水壓力及注水流量穩(wěn)定后，記錄水源供應(yīng)系統(tǒng)中總注水壓力 P和總注水量Q，或同時(shí)記錄各裂隙開關(guān)的水流量qi、Q2、q3......Qn ；
[001 ^ 步驟六、根據(jù)式（1)計(jì)算滲透系數(shù)，
[001 引
（1)
[0014] 式（1)中：K-滲透系數(shù)，m/d;
[0015] Q-注水量，L/min;
[0016] k注水段長(zhǎng)度，m;
[0017] P-注水壓力，化；
[001引B-流量系數(shù)，取1.3~1.9;
[0019] 步驟屯、卸壓推進(jìn)，關(guān)閉水源供應(yīng)系統(tǒng)和氣源供應(yīng)系統(tǒng)，將封堵膠囊卸壓，并推進(jìn) 測(cè)試探頭至下一觀測(cè)區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)孔段的滲透系數(shù)測(cè)試，重復(fù)步驟五和步驟六，直至鉆孔 長(zhǎng)度范圍內(nèi)觀測(cè)完畢。
[0020] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述承托定位系統(tǒng)包括底座、臺(tái)板和刻度盤，所述底 座與刻度盤固定連接，所述臺(tái)板與底座較接在一起，所述刻度盤中部設(shè)置有導(dǎo)向槽和定位 螺栓，所述定位螺栓可在所述導(dǎo)向槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0021] 作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方案，在每個(gè)裂隙開關(guān)附近均設(shè)置有水壓表。
[0022] 優(yōu)選的，所述卡槽接頭呈狀，在所述卡槽接頭的頂端和底端設(shè)置有緊固螺圈， 所述封堵膠囊通過(guò)緊固螺圈固定在所述卡槽接頭上。
[0023] 優(yōu)選的，所述模擬鉆孔是長(zhǎng)度為5m的筒體。
[0024] 優(yōu)選的，所述氣源供應(yīng)系統(tǒng)包括高壓氣罐、氣體壓力表，所述高壓氣罐出口連接有 耐壓軟管，所述耐壓軟管的另一端連接至所述膠囊連接管。
[0025] 優(yōu)選的，所述水源供應(yīng)系統(tǒng)包括注水操作臺(tái)和水壓調(diào)節(jié)閥，所述注水操作臺(tái)通過(guò) 管道與所述注水端連接。
[0026] 優(yōu)選的，所述筒體的大小與測(cè)試探頭中注水管的大小相匹配。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明模擬方法帶來(lái)了 W下有益技術(shù)效果：
[0028] 第一、在模擬系統(tǒng)中通過(guò)刻度盤準(zhǔn)確讀出臺(tái)板傾斜角度，并可通過(guò)定位螺栓將臺(tái) 板固定在刻度盤上，進(jìn)而研究滲透系數(shù)與鉆孔傾角的關(guān)系；
[0029] 第二、可W通過(guò)控制鉆孔周圍裂隙開關(guān)的開啟與閉合來(lái)模擬鉆孔裂隙的有無(wú)，裂 隙開關(guān)開啟的大小代表裂隙的大小，進(jìn)而研究滲透系數(shù)與裂隙發(fā)育情況的關(guān)系。
[0030] 第=、可W通過(guò)旋轉(zhuǎn)注水管兩部分螺紋，可W進(jìn)行注水長(zhǎng)度的連續(xù)調(diào)節(jié)，準(zhǔn)確進(jìn)行 長(zhǎng)度范圍內(nèi)（0.5m-lm)變化，進(jìn)而研究滲透系數(shù)與注水段長(zhǎng)度的關(guān)系；
[0031] 第四、可W通過(guò)測(cè)試探頭與鉆孔的配合，可W對(duì)鉆孔進(jìn)行分段測(cè)量，進(jìn)而研究每一 段滲透系數(shù)與鉆孔總體滲透系數(shù)之間的關(guān)系；
[0032] 第五、可W通過(guò)注水操作臺(tái)來(lái)控制注水壓力，進(jìn)而研究滲透系數(shù)與注水壓力之間 的關(guān)系；
[0033] 第六、可W通過(guò)各裂隙開關(guān)上的流量表讀數(shù)與裂隙大小、注水操作臺(tái)流量表讀數(shù) 等形成對(duì)比，研究在相同壓力下，滲透系數(shù)與各裂隙之間的關(guān)系；
[0034] 第屯、封堵膠囊及卡槽接頭可拆卸設(shè)計(jì)，便于安裝組合、維修更換。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：
[0036] 圖1為本發(fā)明底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)的整體示意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中承托定位系統(tǒng)的整體示意圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明模擬底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中封堵觀測(cè)系統(tǒng)的整體示意圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明模擬底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖5為本發(fā)明底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中測(cè)試探頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ]圖6為本發(fā)明底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中注水管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖7為本發(fā)明底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中注水管狀態(tài)示意圖；
[0043] 圖8為本發(fā)明底板巖體滲透系數(shù)模擬系統(tǒng)中卡槽接頭及封堵膠囊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖中，1、鉆孔2、底座3、臺(tái)板4、刻度盤5、定位螺栓6、注水管7、封堵膠 囊8、卡槽接頭9、注水操作臺(tái)10、耐壓軟管11、氣壓控制臺(tái)12、導(dǎo)向槽13、高壓 軟管14、裂隙開關(guān)15、膠囊連接管16、漏水孔17、高壓氣罐18、緊固螺圈。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
[0046] -種底板巖體滲透系數(shù)測(cè)試模擬方法，其所采用的模擬系統(tǒng)包括封堵觀測(cè)系統(tǒng)、 承托定位系統(tǒng)和供給系統(tǒng)。
[0047] 結(jié)合圖3~圖8所示，封堵觀測(cè)系統(tǒng)包括鉆孔(模擬鉆孔）1、裂隙開關(guān)14和測(cè)試探 頭，裂隙開關(guān)14均布于鉆孔1周圍，且與鉆孔1呈固定連接，裂隙開關(guān)14設(shè)置有n個(gè)，可根據(jù)實(shí) 際情況確定其個(gè)數(shù)，測(cè)試探頭可在鉆孔1內(nèi)移動(dòng)，與鉆孔1配套使用;鉆孔1，數(shù)量為1個(gè)，長(zhǎng)度 為5m，鉆孔1的一端封堵，另一端為開口自由端。
[0048] 裂隙開關(guān)14與鉆孔1固連，可接通鉆孔1內(nèi)部，其外部設(shè)置有流量表，W監(jiān)測(cè)鉆孔1 內(nèi)部通過(guò)該裂隙開關(guān)14水流量的大小;裂隙開關(guān)14的開啟與關(guān)閉模擬鉆孔1裂隙的有無(wú)，裂 隙開關(guān)14的開啟大小程度模擬鉆孔1裂隙的大小，裂隙開關(guān)14可W根據(jù)要求模擬出鉆孔1不 同位置的裂隙組合情況；
[0049] 測(cè)試探頭包括注水管6、封堵膠囊7、膠囊連接管15和卡槽接頭8,本發(fā)明的注水管6 分為兩部分，分別是第一注水管和第二注水管，具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，兩部分通過(guò)螺旋連接， 即注水管6可螺旋伸縮，兩部分管道的連接處的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，為了注水管的穩(wěn)定性，優(yōu)選注 水管6的長(zhǎng)度范圍為0.5至Im,可W根據(jù)需要進(jìn)行該長(zhǎng)度范圍內(nèi)有效注水段長(zhǎng)度的連續(xù)調(diào) -H- T。
[0050] 注水管6-端封堵，另一端為開放注水端，注水管6周圍有漏水孔16若干個(gè)，卡槽接 頭8分布于注水管6兩端，且與注水管6兩端呈螺紋連接，卡槽接頭8數(shù)量有兩個(gè)，整體呈 狀，其上端外緣水平內(nèi)凹，兩相對(duì)側(cè)端通過(guò)膠囊連接管15連接，封堵膠囊7設(shè)置有兩個(gè)，分別 通過(guò)緊固螺圈18將其固定在相應(yīng)的卡槽接頭8上端外緣上，