[发明专利]可考虑多因素影响的岩石充填裂隙渗透率测试方法及装置

权利要求书

1.一种可考虑多因素影响的岩石充填裂隙渗透率测试方法，其特征在于：岩石充填裂隙渗透率测试方法，首先制备含预制轴向贯穿充填裂隙的标准岩石或相似材料试样；采用胶带和热缩管对上、下压头、透水板和含充填裂隙试样进行密封，将密封好的试样整体放入所述裂隙法向压缩加载装置，并利用扭矩扳手进行加载固定；利用MTS试验机及裂隙法向压缩加载装置测试，选定活塞运行速度并记录出水量，利用稳态法公式可以计算出渗透率，包括：裂隙产状、开度、粗糙度和充填物粒度成分、密实度多因素影响的岩石充填裂隙渗透率。

2.根据权利要求1所述的可考虑多因素影响的岩石充填裂隙渗透率测试方法，其特征是：具体步骤如下：

(1)制备含单一预制轴向贯穿裂隙的标准岩石或相似材料试样，所述裂隙在试样横断面上的迹长、裂隙产状、开度和粗糙度都可以调节；所述的相似材料为水泥砂浆或树脂；

(2)制备特定粒度成分的充填物，并按一定密实度填满所述裂隙；所述的充填物为砂土或粉土；所述的特定粒度的最大粒径d_max≤1.0mm；所述的一定密实度为砂土相对密实度D_r≥0.30、粉土孔隙比≤0.92；

(3)在所述裂隙法向约束板圆弧部分之间放置所述已密封含充填裂隙试样，用所述刚性连接杆穿过约束板对应的螺栓孔，在约束板外侧用所述螺母套入刚性连接杆进行固定；

(4)利用扭矩扳手对所述裂隙法向压缩加载装置上的螺母施加扭矩，可以改变所述充填裂隙的受力状态、开度及充填物密实度，由扭矩值可换算得出所述试样受到的径向压力，并利用游标卡尺测量裂隙张开度的变形量；

(5)将所述裂隙法向压缩加载装置和所述含预制充填裂隙试样整体放在MTS815/816电液伺服试验机上进行渗流试验，试验开始前，施加一定轴向荷载固定试样；所述的一定轴向荷载为1.0～2.0KN；

(6)选定合理的活塞运行速度，换算得到对应的渗流速度和渗流时间，所述的活塞运行速度为0.1～0.7mm·s^-1，利用稳态法测试充填节理的渗透特性，水流通过充填节理和上端压头后，在侧部出水口流出，使用量杯、天平进行水量和流失物的收集测量，利用稳态法公式可以计算出渗透率；具体公式为：k_f＝Q_fηL/AΔP,式中，k_f为渗透率，mm²；Q_f为单位时间渗流量,mm³·s^-1；η为动力黏度，MPa·s；L为试样高度，mm；A为试样截面面积，mm²；ΔP为试样两端渗透压力差，MPa；

(7)对所述螺母扭矩值、裂隙产状、开度、粗糙度以及充填物粒度成分因素进行调整，获得不同因素影响下的充填节理渗透性能。

3.实施权利要求1所述的可考虑多因素影响的岩石充填裂隙渗透率测试方法的专用装置，其特征是：专用装置包括：裂隙法向约束板、螺母、刚性连接杆、PVC胶带和热缩管、上透水板、上压头、出水口、下透水板、下压头、进水口；裂隙法向约束板有两块，在两块裂隙法向约束板的中部均有圆弧段以方便与标准试样紧密接触，在两块裂隙法向约束板的四个角部有设计有螺栓孔，刚性连接杆穿过螺栓孔，通过螺母连接；在两块裂隙法向约束板之间放置含有预制充填裂隙的标准试样；在标准试样的上端顺序连接有上透水板、上压头，在上压头上有出水口；在标准试样的下端顺序连接有下透水板、下压头，在下压头上有进水口11；在上透水板、上压头、含有预制充填裂隙的标准试样、下透水板和下压头外密封有PVC胶带和热缩管。