岩体裂隙非饱和渗流试验装置研制

论文摘要

无论是在工程建设当中还是在能源开采领域,均涉及到裂隙岩体的渗流问题。根据渗流时的物理特征不同,裂隙岩体的渗流通常被分为饱和渗流和非饱和渗流。在众多能源、环境和工程应用领域中,如降雨导致的岩坡滑坡、核废料深埋、油气二次开采等问题,都涉及裂隙岩体非饱和渗流和多相渗流的研究;而裂隙非饱和渗流研究是裂隙岩体非饱和渗流或多相流研究的基础。目前岩体裂隙非饱和渗流的研究主要包括非饱和水力参数的确定和非饱和渗流机理的研究,但是非饱和水力参数难以测定,现阶段还没有成型的较为可靠的试验装置和测量方法,测量精度也无法满足工程实际的需要,因此开展岩体裂隙非饱和渗流试验装置的研究具有重要的意义。论文针对目前岩体裂隙非饱和渗流试验装置研究的不足,以岩体裂隙非饱和渗透特性研究为出发点,开展了岩体裂隙非饱和渗流试验装置的研制工作。主要包括:1)试验装置系统的组成架构研究,研制的装置包含注入系统、模型系统、围压系统、回压控制系统、计量系统、数据采集处理系统、辅助系统等七大部分。2)各组成子系统的研制和选型,根据岩体裂隙非饱和渗流试验装置系统的功能及精度要求,研究了各子系统的技术要求及技术参数,确定了各子系统中各个设备的选型及规格参数。3)试验装置系统的总装集成,研究了试验装置系统的模块化设计和各子系统流程化组装方式,确定了试验装置系统的组装原则和组装方式。4)基于上述试验装置系统,研究提出了一种测定岩体裂隙非饱和水力参数的物模试验法。最终研制出的岩体裂隙非饱和渗流试验装置可实现真正意义上的岩体裂隙非饱和渗流,所选用的传感器和控制系统均为高精度,可满足试验中各项技术指标及精度指标的要求,整个系统采用模块化设计,各模块之间互相独立,便于移动,方便操作和维护,也利于后续模块拓展。由于试验装置的设计制作周期较长,加之招投标进度较为缓慢,裂隙试样制作也未完成,因此尚未开展相关的非饱和渗流试验研究;但从试验装置设计研发和试验方法来看,本文研制的试验装置是合理可靠的。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 一 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 单裂隙非饱和水力参数确定
•     1.2.2 单裂隙非饱和渗流机理研究
•     1.2.3 单裂隙渗流-应力耦合特性研究
•     1.2.4 岩体裂隙非饱和渗流试验装置研制
•   1.3 主要研究内容
•   1.4 技术路线
•   1.5 创新点
• 二 岩体裂隙非饱和渗流理论基础
•   2.1 裂隙岩体非饱和渗流特性
•   2.2 岩体单裂隙饱和-非饱和渗流特性
•   2.3 岩体单裂隙非饱和渗流本构模型
•     2.3.1 拟合模型
•     2.3.2 理论模型
•   2.4 岩体裂隙非饱和水力参数确定方法
•   2.5 本章小结
• 三 岩体裂隙非饱和渗流试验装置的研制
•   3.1 研制装置的目的与意义
•   3.2 岩体裂隙非饱和渗流试验装置的系统构成
•   3.3 岩体裂隙非饱和渗流试验装置主要技术参数
•   3.4 注入系统的研制
•     3.4.1 气瓶与气瓶减压阀
•     3.4.2 压力调节器
•     3.4.3 耐压容器
•     3.4.4 柱塞泵
•   3.5 模型系统的研制
•   3.6 围压系统的研制
•   3.7 回压控制系统的研制
•   3.8 计量系统的研制
•     3.8.1 气液分离器
•     3.8.2 电子天平及气体流量计
•   3.9 数据采集处理系统的研制
•     3.9.1 压力传感器
•     3.9.2 电路控制系统
•     3.9.3 数据采集处理软件
•   3.10 辅助系统的研制
•     3.10.1 安全阀
•     3.10.2 抽真空系统
•     3.10.3 自动控制阀组
•     3.10.4 管阀件
•   3.11 岩体裂隙非饱和渗流试验装置的组装
•   3.12 本章小结
• 四 岩体裂隙非饱和渗流试验原理及试验流程
•   4.1 试验原理
•   4.2 试验流程
•   4.3 本章小结
• 五 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 在校科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏佳龙

导师: 胡云进,陈齐刚

关键词: 岩体裂隙,非饱和渗流,非饱和水力参数,装置研制

来源: 绍兴文理学院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 绍兴文理学院

分类号: TU45

总页数: 67

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