器1上连接有用于监测压力容器1内部压力的第三压力表15,气罐2的出口处设有用于控制 气罐出口启闭的第六控制开关16,气罐2上连接有用于监测气罐2的内部压力的第四压力表 17。
[0020] 本发明的装置通过开关控制水流或者气流的流动方向实现不同方向渗透系数的 测试，包括通过压力容器来实现水压的控制，通过氮气储存装置来实现气压的控制，通过第 一至第三控制开关来实现流动方向的控制，通过回收容器及其压力表来实现渗透后的压力 测试，既能够测试垂直岩体节理方向的水和气体的渗透系数，也可以测试水平岩体节理方 向上的水和气体的渗透系数，实现了横观各向同性层状岩体渗透性的准确测试。
[0021 ]实施例2，层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，参照附图2-3。
[0022]本实施例的测试方法应用实施例1的测试装置，并包括以下步骤： 一、装配岩样。
[0023] 将包含层状节理的岩样18放入密闭测试容器3中，岩样18尺寸为lOOmmX 50mm，岩 样18的节理19的方向垂直于密闭测试容器3的入口方向，密闭测试容器3在垂直方向和水平 方向分别布置两个进出口，分别被第一和第二控制开关控制。
[0024] 二、垂直节理方向的气体渗透性测试。
[0025] 2.1)开启第六控制开关，关闭第五控制开关，渗透压力控制在0.1~0.5MPa; 2.2) 开启第二、第三和第四控制开关，关闭第一控制开关，气体流动方向如图2所示； 2.3) 通入气体，测试时间大约为5分钟，记录下第一和第二压力表的读数； 2.4) 利用下式(1)计算垂直节理方向的层状岩体渗透系数：
(1) 式;中K为气体渗透系数，A为岩样横截面面积，L为岩样长度，P1、P2分别为1号压力表和2 号压力表读数，P0为大气压力，并为气体的粘度，Q0为单位时间内的流量。
[0026] 三、平行节理方向的气体渗透性测试。
[0027] 3.1)开启第六控制开关，关闭第五控制开关，渗透压力控制在0.1~0.5MPa; 3.2) 开启第一、第二和第四控制，关闭第三控制开关，气体流动方向如图3所示； 3.3) 通入气体，测试时间大约为5分钟，记录下第一和第二压力表的读数； 3.4) 利用式(1)计算平行节理方向的层状岩体渗透系数。
[0028]四、垂直节理方向的水渗透性测试 本步骤中，关闭六号控制开关，开启五号控制开关，其余步骤与步骤二相同。
[0029] 五、水平节理方向的水渗透性测试 本步骤中，关闭六号控制开关，开启五号控制开关，其余步骤与步骤三相同。
[0030] 六、根据步骤二至五的测试结果对层状岩体各向同性特征进行准确评价。
【主权项】
1. 层状岩体横观各向同性渗透系数测试装置，其特征在于:包括用于存储液体的压力 容器、用于存储惰性气体的气罐和用于放置层状岩体试样的密闭测试容器，所述密闭测试 容器的一侧设有进口通道，另一侧设有水平出口，所述密闭测试容器的上下两侧设有垂直 出口，所述垂直出口和所述水平出口均通过联通管道连接至回收容器，所述进口通道处设 有用于控制密闭测试容器的总进口启闭的第二控制开关，所述第二控制开关的上游设有第 一压力表，所述垂直出口处设有用于控制垂直出口启闭的第一控制开关，所述水平出口处 设有用于控制水平出口启闭的第=控制开关，所述回收容器的入口处设有用于控制回收容 器入口启闭的第四控制开关，所述第四控制开关的上游设有第二压力表，所述压力容器的 出口处设有用于控制压力容器出口启闭的第五控制开关，所述压力容器上连接有第=压力 表，所述气罐的出口处设有用于控制气罐出口启闭的第六控制开关，所述气罐上连接有第 四压力表。2. 层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，其特征在于:所述方法应用权利要求1所 述的装置，并包括W下步骤： (1) 将包含层状节理的岩体试样放入密闭测试容器中，保持节理方向与流体进口方向 垂直； (2) 进行垂直节理方向的气体渗透性测试； (3) 进行平行节理方向的气体渗透性测试； (4) 进行垂直节理方向的水渗透性测试； 巧)进行水平节理方向的水渗透性测试。 (6)根据步骤(2)-巧)的测试结果对层状岩体的渗透系数进行整体性评估。3. 如权利要求2所述的层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，其特征在于:所述垂 直方向的气体渗透性测试具体包括W下步骤： 3.1) 关闭第五控制开关，开启第六控制开关，控制渗透压力在0.^0.5MPa; 3.2) 关闭第一控制开关，开启第二控制开关、第=控制开关和第四控制开关，使得惰性 气体在密闭容器内沿垂直于岩体试样的节理方向上通过； 3.3 )通入一定时间的气体，并记录第一压力表和第二压力表的读数； 3.4) 根据式(1)计算垂直节理方向的层状岩体气体渗透系数；(1) 式中K为惰性气体渗透系数，A为岩样横截面面积，L为岩样长度，Pi、P2分别为1号压力表 和2号压力表读数，I^o为大气压力，躲为气体的粘度，恥为单位时间内的流量。4. 如权利要求2所述的层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，其特征在于:所述水 平节理方向的气体渗透性测试具体包括W下步骤： 4.1) 关闭第五控制开关，开启第六控制开关，控制渗透压力在0.^0.5MPa; 4.2) 关闭第=控制开关，开启第一控制开关、第二控制开关和第四控制开关，使得惰性 气体在密闭容器内沿岩体试样的节理方向上通过，并从岩体两侧的出口渗出； 4.3 )通入一定时间的气体，并记录第一压力表和第二压力表的读数； 4.4) 根据式(1)计算水平节理方向的层状岩体气体渗透系数。5. 如权利要求2所述的层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，其特征在于:所述垂 直节理方向的水渗透性测试具体包括W下步骤： 5.1) 关闭第六控制开关，开启第五控制开关，控制渗透压力在0.^0.5MPa; 5.2) 关闭第一控制开关，开启第二控制开关、第=控制开关和第四控制开关，使得水在 密闭容器内沿垂直于岩体试样的节理方向上通过； 5.3 )通入一定时间的水，并记录第一压力表和第二压力表的读数； 5.4) 根据式(1)计算垂直节理方向的层状岩体水渗透系数。6. 如权利要求2所述的层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，其特征在于:所述水 平节理方向的水渗透性测试具体包括W下步骤： 6.1) 关闭第六控制开关，开启第五控制开关，控制渗透压力在0.^0.5MPa; 6.2) 关闭第=控制开关，开启第一控制开关、第二控制开关和第四控制开关，使得水在 密闭容器内沿岩体试样的节理方向上通过，并从岩体两侧的出口渗出； 6.3 )通入一定时间的水，并记录第一压力表和第二压力表的读数； 6.4) 根据式(1)计算水平节理方向的层状岩体水渗透系数。7. 如权利要求2所述的层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，其特征在于:所述整 体性评估步骤包括根据气体渗透性测试和水渗透性测试两种测试方法的前后顺序，将运两 项测试时间衔接在一起，作为横坐标，而纵坐标为根据专利要求3、4、5、6计算获得的气体和 水渗透系数，分别建立垂直和水平渗透系数与时间的对应关系，最终渗透系数都将会稳定 在一固定数值，将此数值作为该方向的最后渗透系数。
【专利摘要】本发明提供一种层状岩体横观各向同性渗透系数测试装置，包括压力容器、气罐和密闭测试容器，密闭测试容器的两侧分别设有进口通道和水平出口，上下两侧设有垂直出口，垂直出口和水平出口连接至回收容器，进口通道处设有第二控制开关，第二控制开关的上游设有第一压力表，垂直出口处设有第一控制开关，水平出口处设有第三控制开关，回收容器的入口处设有第四控制开关，第四控制开关的上游设有第二压力表；本发明还提供一种层状岩体横观各向同性渗透系数测试方法，本发明能够在同一装置上进行水平和垂直两个方向以及水和气体两种介质的渗透性测试，实现层状岩体各向同性渗透性的准确测试。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN105651678
【申请号】
【发明人】刘宁, 张春生, 房敦敏, 潘文祥
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月31日