[发明专利]一种利用磁流体测量岩石裂隙某点开度和标定渗透压力值的实验装置及方法

说明书

本发明是一种利用磁流体测量岩石裂隙某点开度和标定渗透压力值的实验装置，它包括四周带有若干小孔的承压板，若干螺纹非磁性钢杆，两端带有孔洞的非磁性加压钢条，有万向转动球铰和安装在承压板上的角度测量仪，加压气垫，氮气瓶，透明亚克力板，加压泵，磁流体以及电磁铁。利用加压泵将水压入试验岩样与类岩石透明树脂板的裂隙中，不断加大水压，使水流冲击被电磁铁吸附住的磁流体，直至水流冲开磁流体产生渗漏且磁流体开始产生位移。从而得到磁力大小、裂隙开度、渗透压、磁流体黏度，四者之间的关系。本发明的优点不会受到电磁铁的干扰，易观察磁流体流动状态，能够很好地模拟混凝土的流动，岩样能达到可视化，易于观察效果。

技术领域

本发明涉及岩石裂隙实验装置领域，尤其涉及一种利用磁流体测量岩石裂隙某点开度和标定渗透压力值的实验装置及方法。

背景技术

隧道渗漏水是已建隧道中普遍存在的病害。渗漏水使路面湿滑，威胁行车安全；渗漏水增加洞内湿度；在寒区渗漏水还会引发各种冻害，进一步恶化隧道运营环境。隧道渗漏水是隧道设计、施工和运营中要解决的突出问题。在隧道补漏过程中，快速判断出最易最先发生渗漏的部位，运用适当的措施进行补救是补漏的首要步骤。在确定出最佳补漏位置后，确定最佳的裂隙封堵压力值是保证补漏措施经济适用的有效前提。理论上表明，岩石最易最先发生渗漏的部位便是渗流中的最大过水断面。根据流体力学相关知识，可以将渗流的封堵的压力值通过电磁力模拟出来。

在现有技术中，申请号为201310229686.7的发明专利公开了一种基于电导率的隧道渗漏水检测方法及装置以及专利名为“特殊地层环境条件下的渗漏连续监测实验装置及方法”的专利能进行渗漏监测。但是两种方法都没有提出渗流的封堵压力值，而且两种方法需要布置电极阵列或者光纤传感器，复杂且不够经济适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用磁流体测量岩石裂隙某点开度和标定渗透压力值的实验装置及方法，此装置利用磁流体模拟渗漏不仅试验方法简单，而且可以测出裂隙封堵压力值。对隧道渗漏水补漏工程提供了一种，快速找到最佳补漏位置，以及裂隙封堵压力值的装置及方法。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种利用磁流体测量岩石裂隙某点开度和标定渗透压力值的实验装置，它包括承压板，所述承压板的顶部通过多根非磁性螺杆以及非磁性加压条安装有顶板，在承压板和顶板之间设置有加压气垫，所述加压气垫的顶部和顶板的底部之间设置有试样，在试样和顶板之间设置有用于加强填充磁流体的流体填充装置；所述承压板的底端固定有角度测量仪，所述顶板的顶部固定有电磁铁。

所述承压板通过支撑杆固定在万向转动球铰的顶部，所述万向转动球铰固定在支撑座的顶部。

所述加压气垫与用于提供气源的氮气瓶相连。

所述流体填充装置包括加压泵，所述加压泵与储液罐相连，所述储液罐的顶部固定有气压表，所述储液罐的底部出口通过连通管设置在试样的顶部和顶板的底端之间。

所述储液罐的侧壁上设置有刻度线，并在内部盛放磁流体；所述磁流体内部填充有纳米级铁粉。

所述顶板的正上方设置有摄像机，所述摄像机安装在相机支架的顶部。

所述一种利用磁流体测量岩石裂隙某点开度和标定渗透压力值的实验装置的实验方法，它包括以下步骤：

Step1：选取实验所用岩样，采用岩石力学RMT-150C试验仪对岩样进行劈裂，得到一条裂隙完全重合且平行于轴线方向、贯穿整个试样的人工粗糙裂隙面；

Step2：将劈裂后的岩样切割成长方体试样，将试样打磨光滑；

Step3：将切割后劈裂试样对立面进行翻模，翻模材料采用添加A%硬化剂的硅胶和加入添加剂的高清晰度透明不饱和树脂，从而得到试验岩样的对立面；

Step4：重复步骤2，3得到试验岩样的另一对立面；