[发明专利]一种双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构及其使用方法

说明书

本发明属于岩石力学技术领域，具体涉及一种双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构及其使用方法。本发明的技术方案如下：一种双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构，包括上部剪切盒、中部剪切盒和下部剪切盒，上部剪切盒设有上部试件安装槽，中部剪切盒设有中部试件安装孔，下部剪切盒设有下部试件安装槽；上部试件安装槽的两侧设有上部储水槽，下部试件安装槽的两侧设有下部储水槽；上部储水槽设有上部剪切盒流体入口及上部剪切盒流体出口，下部储水槽设有下部剪切盒流体入口及下部剪切盒流体出口。本发明提供的双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构及其使用方法，结构简单、方便及实用性强。

技术领域

本发明属于岩石力学技术领域，具体涉及一种双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构及其使用方法。

背景技术

岩石结构面剪切-渗流特性的研究是重大地质灾害研究的基础，如地震，滑坡发生机理等，同时也是设计与建设岩体工程中必然面对的重要问题之一，如地下洞库，水下隧道等。目前关于岩石结构面剪切渗流的试验研究都是研究单一结构面，然而，实际岩体中普遍存在大量的结构面，结构面之间的相互作用对岩体强度和结构面上的渗流量有着重要的影响，因此，在实验室开展双粗糙度结构面剪切渗流特性的研究分析岩石结构面力学特性、结构面破坏模式、结构面上渗流量以及建立剪切模型，可为重大地质灾害的研究、岩体工程的设计与建设提供基础理论支撑。目前未见开展双粗糙度结构面剪切渗流特性的研究。

发明内容

本发明提供一种双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构及其使用方法，结构简单、方便及实用性强。

本发明的技术方案如下：

一种双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构，包括上部剪切盒、中部剪切盒和下部剪切盒，上部剪切盒设有上部试件安装槽，中部剪切盒设有中部试件安装孔，下部剪切盒设有下部试件安装槽；上部试件安装槽的两侧设有上部储水槽，下部试件安装槽的两侧设有下部储水槽；上部储水槽设有上部剪切盒流体入口及上部剪切盒流体出口，下部储水槽设有下部剪切盒流体入口及下部剪切盒流体出口；上部试件安装槽与上部储水槽之间设有上部试件密封槽，中部试件安装孔周边设有中部试件密封槽，下部试件安装槽与下部储水槽之间设有下部试件密封槽，上部剪切盒与中部剪切盒之间及中部剪切盒与下部剪切盒之间设有剪切盒密封槽。

所述的双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构，其优选方案为，所述上部剪切盒、中部剪切盒和下部剪切盒均采用优质钢制成。

上述的双粗糙度结构面剪切渗流试验密封机构的使用方法，包括如下步骤：

1)对岩石样品进行巴西劈裂试验，劈裂为三块高度近似相等的岩块；之后采用三维激光扫描仪对产生的三部分岩石样品结构面进行扫描，获取结构面三维粗糙度分布几何数据；

2)将扫描得到的结构面三维粗糙度编写程序输入3D打印机中，用光敏树脂打印出结构面三维粗糙度；

3)采用岩石样品相似材料浇筑成试件，其中，岩石样品相似材料的配比经反复配比和抗压、抗剪试验，直至浇筑的块体强度与岩石样品近似；试件尺寸与岩石样品尺寸相同；

4)将光敏树脂打印的结构面三维粗糙度放入浇筑的试件中，待恒温养护后成型；

5)分别将试件的上、中、下三部分放入上部剪切盒、中部剪切盒和下部剪切盒中，然后采用密封胶填补下部试件密封槽、上部试件密封槽和中部试件密封槽；

6)组合上部剪切盒、中部剪切盒和下部剪切盒，试件结构面吻合后，用密封胶填补剪切盒密封槽；

7)待密封胶凝固后，用密封胶密封上部剪切盒、中部剪切盒及下部剪切盒的侧面，之后，放入恒温烘干箱使密封胶凝固；

8)将上部剪切盒、中部剪切盒及下部剪切盒安装在加载系统上，施加设定的法向应力，然后由上剪切盒流体入口及下剪切盒流体入口注水，施加渗透水压力，待压力稳定后，通过上剪切盒流体出口及下剪切盒流体出口测量渗透水量，反算初始等效水力开度；