刘亚晨等人进行了一个在法向方向施加应力的渗流耦合试验。

试验装置示意图

1进水口;2油缸;3岩石样本;4电加热线圈;5柱垫;6导线;

7底座;8电热耦器;9底座;10紫铜外套;11绝热密封外套;12止水阀

图1-1试验装置示意图

分析数据可知, 这个试验把岩石其本身具有渗透性给忽略了。本研究试验总共使用了16个裂隙岩石样本,包含4个正交裂隙岩石样本和12个单一岩石裂隙样本,并且在7 个温度水平、5 个围压水平和各种水流压差条件下, 进行了8 组系列实验, 总共取得了72 个实验数据[3]。在实验过程中,内部的温度几乎达到了300℃,但是试验系统本身在设计之初就设计了较大的水压与岩石样本管壁围压,所以没有出现液体被气化的情况。75742

2沈洪俊等人改进了试验,但是这个试验选择了较大的岩石样本,其直径超过1m的圆形板块。

○1横梁,○2传力钢架,○3岩石样本,○4裂隙,○5集水槽,

○6增压油缸,○7千斤顶,○8水压器,○9水增压器,○10水过滤器

图1-2装置示意图

本试验研究了规律关于当岩石样本中的渗流与应力耦合时发生的情况。此次试验中高精密水压表测量水压,控制压力减少误差,然而千斤顶和油增压稳压器向裂隙面加载法向应力。此千斤顶的最大载荷为1450kN , 那么所选尺寸的裂隙面的法向应力也接近于2。0MPa。试验装置可对两层以上的多条裂隙进行渗流试验, 也可对现场裂隙岩块进行渗流试验研究[4]。

3刘才华等人所做的试验机构,能够向样本同时加载3个方向的压力,即轴向、法向和渗透压力,但是这个试验通过辐射流向试验样本注水,这样做实验的出来的数据会与实际情况有些许误差。

1力导柱,2测压管,3岩石样本,4支撑座,5导力横杠,6垫筒,

7竖直千斤顶,8横向千斤顶,9加固板,10量筒,11进水管,

12汇水槽,13千分表,14水箱,15钢箍,16滚动条,17底板

图1-3渗流试验装置示意图

本试验的岩石样本选择大理石块,这种石块的优点是结构致密,可以对试验的精度进行保证,有效减少实验误差。而且为了使充填砂的砂与砂之间的相对位移就是裂隙面的剪切位移,所以选择直径在1~1。5mm之间的砂粒,而且此类砂也要是裂隙面之间的填充物。为了防止砂粒堵塞进水孔,在试件中心进水孔处不铺砂而代以滤水纱布作相应处理[5]。

4郑少河等人进行了岩石样本在径向、轴向以及渗透压力下的渗透性试验,试验所加的水压较低,仅几米水头高而已。

1加载机架;2量杯;3三轴渗透仪;4皮套;5千分表;6加载油缸;

7操作阀;8电动油泵;9放气口;10试件;11压力表;12蓄能器;

13单向阀;14注水油缸;15吸水油缸;16手动油泵;17水箱;18油箱

图1-4 MDS-200型三轴渗透实验台结构原理图

此实验装置采用太原理工大学采矿研究所研制成功的MDS-200 型三轴渗透实验台, 如图1-2-4所示。所选用试验样本为灰岩,首先将一块尺寸为   100mm×100mm×200mm石块加工成只有一个贯穿裂隙的样本,然后将样本的各个侧面研磨至要求精度,随后将试件放入试验系统中,3个方向的压力加载至预期的要求后使用蓄能器将压力稳定。等到试验系统中的水稳定后,将它的轴向压力和侧向压力以及裂隙水压的大小值改变,测量一定时间内的出水量及每个应力状态下的裂隙闭合量, 为保证试件侧壁与胶套之间不漏水, 选择水压不大于测压减去一个兆帕[6]。

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