一种岩体的渗透性测试装置及测试方法与流程

1.本发明属于岩体渗透测试技术领域，具体为一种岩体的渗透性测试装置及测试方法。


背景技术：

2.岩体的渗水性，在工程地质勘察、判定水工建筑对水文地质环境影响等方面的有着重要的意义。
3.现有技术中采用较多的岩体渗透性测试方法就是刘让试验或者吕荣试验，在国内通常称之为钻孔压水试验，在进行钻孔压水实验时，需要利用钻机对岩体进行打孔再对孔洞封堵并利用高压输水，之后根据一定时间内压水量和施加压力大小的关系来确定岩体透水性，由于其每次实验前需要对岩体进行打孔作业，因此在野外对岩体测试时，需要至少携带两组设备，从而加大了工作人员的负担，为此提出一种解决上述问题的方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种岩体的渗透性测试装置及测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩体的渗透性测试装置及测试方法，包括支撑架，所述支撑架的顶部固定连接有长杆，所述长杆的顶部固定连接有连接板，所述连接板的底部固定安装有第一固定管，所述第一固定管的内部活动套接有活塞，所述活塞的底端固定连接有安装杆，所述安装杆的外表面活动套接有第一弹簧，所述安装杆的底端固定连接有安装板，所述安装板与长杆活动套接，所述长杆的外表面活动套接有活动块，所述活动块的内部固定连接有固定杆，所述固定杆的外表面活动套接有第一活动板和第二弹簧，所述第一活动板的外侧固定连接有卡块，所述长杆的外侧开设有若干个卡槽，所述活动块的外侧固定连接有第一连接杆，两个第一连接杆之间固定连接有圆管，所述圆管的顶端固定连接有长管；
6.所述支撑架的外侧活动套接有第二活动板，所述第二活动板的底部活动套接有转管，所述转管的底端固定连接有钻头，所述钻头的底部固定安装有第一刀头，所述长管的底端活动套接有齿轮，所述齿轮的底部固定连接有第二刀头，所述长管的外表面开设有若干个圆孔。
7.优选地，所述安装板的顶部固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有圆筒，所述圆筒与转管之间通过输送带传动连接，所述安装板的外侧固定连接有第二连接杆，所述圆管的底部固定连通有软管一，所述圆管的顶端固定连通有第一连接管，所述长管的外侧设置有橡胶栓塞，所述橡胶栓塞的内侧固定连通有第二连接管，所述长管的内部固定套接有空心环，所述空心环的底部固定连通有第二连接管。
8.优选地，所述支撑架的顶部设置有水箱，所述水箱的内部固定连接有固定轴，所述固定轴的外表面活动套接有浮板，所述浮板的顶部固定连接有尺块，所述水箱的外侧固定
连接有高压泵，所述高压泵的排水口固定连通有第二固定管，所述第二固定管的顶部安装有压力表，所述第二固定管的外侧固定连通有软管二和软管三，所述水箱的顶部固定连接有箭头。
9.优选地，所述第一固定管的外侧固定连通有弧形管，所述弧形管的外侧设置有螺纹盖。
10.优选地，所述第二连接杆的顶部与转管固定连接，所述软管一的尾端与第二固定管连通。
11.优选地，所述卡块呈直角三角形，所述卡块与卡槽活动卡接。
12.优选地，所述第二弹簧弹性支撑于活动块与第一活动板之间，所述软管二的顶端与长管固定连通。
13.优选地，所述软管一、软管二和软管三与第二固定管的连接处均设置有阀门，所述第二连接管与橡胶栓塞固定连通，所述软管三与弧形管固定连通。
14.优选地，所述尺块的外侧设置有刻度，所述第二刀头与钻头啮合连接。
15.优选地，包括以下步骤：
16.s1、启动驱动电机利用输送带带动转管和钻头进行旋转；
17.s2、启动高压泵打开软管三处的阀门对弧形管进行输水，利用水压推动活塞，使得安装杆带动安装板和驱动电机向下并对岩体钻孔形成实验孔；
18.s3、打开螺纹盖释放第一固定管内部的水压，通过第一弹簧的弹力可以通过安装杆带动安装板复位，并可通过第二连接杆带动转管和钻头向上移动与实验孔分离；
19.s4、打开软管一处的阀门对圆管输水，水流依次经过第一连接管、空心环、第二连接管进入橡胶栓塞的内部，使得橡胶栓塞碰撞对实验孔封堵；
20.s5、打开软管二处的阀门对长管内部输水，通过圆孔对实验孔中，按指定水压不断输水，并根据水箱内部的水量流失，计算岩体的渗透性。
21.本发明的有益效果如下：
22.1、本发明通过对第一固定管注水，使得可以对活塞挤压并带动安装杆推动安装板沿长杆的外表面向下移动，从而可以通过第二连接杆带动第二活动板，使得可以通过转管带动钻头对岩体钻孔，同时安装板向下移动时将会推动活动块向下移动，并通过卡块与长杆之间的配合防止活动块向下移动，从而当打孔完成后长管保持定位状态，而安装板可以通过第二连接杆带动转管与钻头复位，使得钻头与实验孔分离，而对橡胶栓塞注水将会对实验孔进行封堵，进而仅需要一组设备便可检测岩体的渗透性。
23.2、本发明通过圆孔对岩体实验孔中输入渗透液，且通过高压泵的运行，将会通过抽水口不断抽出水箱内部的渗透液，使得可以对实验孔施加压力，此时随着水箱内部水位的下降，使得浮板将会沿固定轴的外表面向下移动，从而可以带动尺块向下移动，同时通过箭头使得可以清晰的观察水位的变化情况。
24.3、本发明通过对圆管注水，使得可以将液体通过第一连接管输送至空心环的内侧，从而可以通过第二连接管与橡胶栓塞之间的配合对橡胶栓塞的内部输入液体，使得橡胶栓塞将会发生膨胀，从而可以通过橡胶栓塞对实验孔的内壁进行挤压封堵，此时可通过圆孔排出渗透液且通过高压泵的运行不断的施加压力，进而可根据一定时间内的压水量和施加压力大小的关系来确定岩体渗水性。
附图说明
25.图1为本发明结构示意图；
26.图2为本发明侧面的剖视结构示意图；
27.图3为本发明图2中a处的放大结构示意图；
28.图4为本发明背面的结构示意图；
29.图5为本发明背面的剖视结构示意图；
30.图6为本发明图5中b处的放大结构示意图；
31.图7为本发明岩体渗透性测试的结构示意图；
32.图8为本发明长管的拆卸结构示意图。
33.图中：1、支撑架；2、长杆；3、连接板；4、第一固定管；5、活塞；6、安装杆；7、第一弹簧；8、安装板；9、活动块；10、固定杆；11、第一活动板；12、第二弹簧；13、卡块；14、卡槽；15、第一连接杆；16、圆管；17、长管；18、第二活动板；19、转管；20、钻头；21、第一刀头；22、驱动电机；23、圆筒；24、输送带；25、第二连接杆；26、软管一；27、第一连接管；28、橡胶栓塞；29、第二连接管；30、空心环；31、水箱；32、固定轴；33、浮板；34、尺块；35、高压泵；36、第二固定管；37、压力表；38、软管二；39、弧形管；40、螺纹盖；41、软管三；42、齿轮；43、第二刀头；44、箭头；45、圆孔。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.如图1至图8所示，本发明实施例提供了一种岩体的渗透性测试装置及测试方法，包括支撑架1，支撑架1的顶部固定连接有长杆2，长杆2的顶部固定连接有连接板3，连接板3的底部固定安装有第一固定管4，第一固定管4的内部活动套接有活塞5，活塞5的底端固定连接有安装杆6，安装杆6的外表面活动套接有第一弹簧7，安装杆6的底端固定连接有安装板8，安装板8与长杆2活动套接，长杆2的外表面活动套接有活动块9，活动块9的内部固定连接有固定杆10，固定杆10的外表面活动套接有第一活动板11和第二弹簧12，第一活动板11的外侧固定连接有卡块13，长杆2的外侧开设有若干个卡槽14，活动块9的外侧固定连接有第一连接杆15，两个第一连接杆15之间固定连接有圆管16，圆管16的顶端固定连接有长管17；
36.支撑架1的外侧活动套接有第二活动板18，第二活动板18的底部活动套接有转管19，转管19的底端固定连接有钻头20，钻头20的底部固定安装有第一刀头21，长管17的底端活动套接有齿轮42，齿轮42的底部固定连接有第二刀头43，长管17的外表面开设有若干个圆孔45。
37.其中，通过对第一固定管4注水，使得可以对活塞5挤压并带动安装杆6推动安装板8沿长杆2的外表面向下移动，从而可以通过第二连接杆25带动第二活动板18，使得可以通过转管19带动钻头20对岩体钻孔，同时安装板8向下移动时将会推动活动块9向下移动，并通过卡块13与长杆2之间的配合防止活动块9向下移动，从而当打孔完成后长管17保持定位
状态，而安装板8可以通过第二连接杆25带动转管19与钻头20复位，使得钻头20与实验孔分离，而对橡胶栓塞28注水将会对实验孔进行封堵，进而仅需要一组设备便可检测岩体的渗透性。
38.通过驱动电机22的运行，将会使得圆筒23发生转动，通过输送带24与圆筒23和转管19之间的配合，可以带动钻头20进行旋转，通过齿轮42与钻头20之间的配合，使得钻头20在转动时将会带动齿轮42同时转动，并且将第二刀头43与第一刀头21组合成一组完整的刀头，便于对岩体打孔作业，且通过活动块9和安装板8与长杆2之间的配合，使得软管一26和第二连接杆25可以分别带动长管17与钻头20移动使二者可以分离，便于在钻孔后直接进行压水实验。
39.如图2、3所示，安装板8的顶部固定连接有驱动电机22，驱动电机22的输出轴固定连接有圆筒23，圆筒23与转管19之间通过输送带24传动连接，安装板8的外侧固定连接有第二连接杆25，圆管16的底部固定连通有软管一26，圆管16的顶端固定连通有第一连接管27，长管17的外侧设置有橡胶栓塞28，橡胶栓塞28的内侧固定连通有第二连接管29，长管17的内部固定套接有空心环30，空心环30的底部固定连通有第二连接管29。
40.其中，通过对圆管16注水，使得可以将液体通过第一连接管27输送至空心环30的内侧，从而可以通过第二连接管29与橡胶栓塞28之间的配合对橡胶栓塞28的内部输入液体，使得橡胶栓塞28将会发生膨胀，从而可以通过橡胶栓塞28对实验孔的内壁进行挤压封堵，此时可通过圆孔45排出渗透液且通过高压泵35的运行不断的施加压力，进而可根据一定时间内的压水量和施加压力大小的关系来确定岩体渗水性；
41.通过启动高压泵35将会抽取水箱31内部的液体，使得通过软管一26对圆管16的内部输入水流，水流将会依次经过第一连接管27和空心环30进入第二连接管29的内部，从而可以通过第二连接管29对橡胶栓塞28的内部输入液体，使得橡胶栓塞28膨胀将会对岩体封堵，随后可以关闭阀门对软管一26分离，再打开阀门对软管二38输入，水流将会进入第一连接管27的内部直至从圆孔45排出进入岩体的实验孔中，进行压水实验。
42.如图2、4所示，支撑架1的顶部设置有水箱31，水箱31的内部固定连接有固定轴32，固定轴32的外表面活动套接有浮板33，浮板33的顶部固定连接有尺块34，水箱31的外侧固定连接有高压泵35，高压泵35的排水口固定连通有第二固定管36，第二固定管36的顶部安装有压力表37，第二固定管36的外侧固定连通有软管二38和软管三41，水箱31的顶部固定连接有箭头44。
43.其中，通过圆孔45对岩体实验孔中输入渗透液，且通过高压泵35的运行，将会通过抽水口不断抽出水箱31内部的渗透液，使得可以对实验孔施加压力，此时随着水箱31内部水位的下降，使得浮板33将会沿固定轴32的外表面向下移动，从而可以带动尺块34向下移动，同时通过箭头44的设计，使得可以清晰的观察水位的变化情况，便于计算岩体的渗透性。
44.通过对水箱31的内部填充渗透液，此时浮板33将会受到浮力影响沿固定轴32的外表面向上移动，从而可以通过尺块34带动浮板33向上移动，当进行钻孔压水实验时，水箱31内部的渗透液将会逐渐消耗，而尺块34将会逐渐下降，进而可以通过箭头44的箭头处观察岩体的渗透情况。
45.如图4所示，第一固定管4的外侧固定连通有弧形管39，弧形管39的外侧设置有螺
纹盖40。
46.其中，通过螺纹盖40的设计，使得需要将钻头20实验孔分离时，可以将螺纹盖40打开，此时由于第一弹簧7为压缩状态，因此会对活塞5施加一个弹力，从而可以当活塞5对液体推出，便于通过安装杆6带动安装板8向上移动，使得可以带动钻头20沿长管17的外表面向上移动。
47.如图1、2所示，第二连接杆25的顶部与转管19固定连接，软管一26的尾端与第二固定管36连通。
48.其中，通过软管一26与第二固定管36之间的配合，使得第二固定管36将会对软管一26的内部输入液体，此时液体将会通过软管一26输入至圆管16的内部，从而可以通过圆管16将液体输送至第一连接管27并进入空心环30的内部，从而可以通过第二连接管29将液体输送至橡胶栓塞28的内部使橡胶栓塞28膨胀。
49.如图6所示，卡块13呈直角三角形，卡块13与卡槽14活动卡接。
50.其中，通过卡块13的设计，使得活动块9在沿长杆2的外表面向下移动时，卡块13的斜面在对卡槽14挤压时，此时第一活动板11将会沿固定杆10的外表面收缩，并通过卡块13与卡槽14之间的配合，使得可以防止活动块9向上移动。
51.如图5、6所示，第二弹簧12弹性支撑于活动块9与第一活动板11之间，软管二38的顶端与长管17固定连通。
52.其中，通过第二弹簧12的设计，使得第一活动板11具有良好的弹性复位性能，此时由于第二弹簧12为压缩状态，因此会对第一活动板11施加一个弹力，从而使得卡块13与卡槽14之间的配合更加紧密。
53.如图1、2、3所示，软管一26、软管二38和软管三41与第二固定管36的连接处均设置有阀门，第二连接管29与橡胶栓塞28固定连通，软管三41与弧形管39固定连通。
54.其中，通过软管一26、软管二38和软管三41与第二固定管36之间设置的阀门，从而可以单独的控制各个管道输水，通过对软管一26输水用于将水流输送至橡胶栓塞28的内部对岩体封堵、通过软管三41输水可通过第一固定管4带动安装杆6向下移动，通过对软管二38输水可对长管17的内部输水，便于通过水箱31对岩体注水。
55.如图4、8所示，尺块34的外侧设置有刻度，第二刀头43与钻头20啮合连接。
56.其中，通过尺块34外侧的刻度，便于观察水箱31内部的水位，同时通过齿轮42与钻头20之间的配合，当齿轮42与钻头20啮合时，能够将第一刀头21与第二刀头43对接，便于对岩体进行打孔。
57.一种岩体的渗透性测试装置及测试方法，包括以下步骤：
58.s1、启动驱动电机22利用输送带24带动转管19和钻头20进行旋转；
59.s2、启动高压泵35打开软管三41处的阀门对弧形管39进行输水，利用水压推动活塞5，使得安装杆6带动安装板8和驱动电机22向下并对岩体钻孔形成实验孔；
60.s3、打开螺纹盖40释放第一固定管4内部的水压，通过第一弹簧7的弹力可以通过安装杆6带动安装板8复位，并可通过第二连接杆25带动转管19和钻头20向上移动与实验孔分离；
61.s4、打开软管一26处的阀门对圆管16输水，水流依次经过第一连接管27、空心环30、第二连接管29进入橡胶栓塞28的内部，使得橡胶栓塞28碰撞对实验孔封堵；
62.s5、打开软管二38处的阀门对长管17内部输水，通过圆孔45对实验孔中，按指定水压不断输水，并根据水箱31内部的水量流失，计算岩体的渗透性。
63.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种岩体的渗透性测试装置，包括支撑架(1)，其特征在于：所述支撑架(1)的顶部固定连接有长杆(2)，所述长杆(2)的顶部固定连接有连接板(3)，所述连接板(3)的底部固定安装有第一固定管(4)，所述第一固定管(4)的内部活动套接有活塞(5)，所述活塞(5)的底端固定连接有安装杆(6)，所述安装杆(6)的外表面活动套接有第一弹簧(7)，所述安装杆(6)的底端固定连接有安装板(8)，所述安装板(8)与长杆(2)活动套接，所述长杆(2)的外表面活动套接有活动块(9)，所述活动块(9)的内部固定连接有固定杆(10)，所述固定杆(10)的外表面活动套接有第一活动板(11)和第二弹簧(12)，所述第一活动板(11)的外侧固定连接有卡块(13)，所述长杆(2)的外侧开设有若干个卡槽(14)，所述活动块(9)的外侧固定连接有第一连接杆(15)，两个第一连接杆(15)之间固定连接有圆管(16)，所述圆管(16)的顶端固定连接有长管(17)；所述支撑架(1)的外侧活动套接有第二活动板(18)，所述第二活动板(18)的底部活动套接有转管(19)，所述转管(19)的底端固定连接有钻头(20)，所述钻头(20)的底部固定安装有第一刀头(21)，所述长管(17)的底端活动套接有齿轮(42)，所述齿轮(42)的底部固定连接有第二刀头(43)，所述长管(17)的外表面开设有若干个圆孔(45)。2.根据权利要求1所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述安装板(8)的顶部固定连接有驱动电机(22)，所述驱动电机(22)的输出轴固定连接有圆筒(23)，所述圆筒(23)与转管(19)之间通过输送带(24)传动连接，所述安装板(8)的外侧固定连接有第二连接杆(25)，所述圆管(16)的底部固定连通有软管一(26)，所述圆管(16)的顶端固定连通有第一连接管(27)，所述长管(17)的外侧设置有橡胶栓塞(28)，所述橡胶栓塞(28)的内侧固定连通有第二连接管(29)，所述长管(17)的内部固定套接有空心环(30)，所述空心环(30)的底部固定连通有第二连接管(29)。3.根据权利要求1所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述支撑架(1)的顶部设置有水箱(31)，所述水箱(31)的内部固定连接有固定轴(32)，所述固定轴(32)的外表面活动套接有浮板(33)，所述浮板(33)的顶部固定连接有尺块(34)，所述水箱(31)的外侧固定连接有高压泵(35)，所述高压泵(35)的排水口固定连通有第二固定管(36)，所述第二固定管(36)的顶部安装有压力表(37)，所述第二固定管(36)的外侧固定连通有软管二(38)和软管三(41)，所述水箱(31)的顶部固定连接有箭头(44)。4.根据权利要求1所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述第一固定管(4)的外侧固定连通有弧形管(39)，所述弧形管(39)的外侧设置有螺纹盖(40)。5.根据权利要求3所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述第二连接杆(25)的顶部与转管(19)固定连接，所述软管一(26)的尾端与第二固定管(36)连通。6.根据权利要求1所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述卡块(13)呈直角三角形，所述卡块(13)与卡槽(14)活动卡接。7.根据权利要求3所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述第二弹簧(12)弹性支撑于活动块(9)与第一活动板(11)之间，所述软管二(38)的顶端与长管(17)固定连通。8.根据权利要求3所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述软管一(26)、软管二(38)和软管三(41)与第二固定管(36)的连接处均设置有阀门，所述第二连接管(29)与橡胶栓塞(28)固定连通，所述软管三(41)与弧形管(39)固定连通。
9.根据权利要求3所述的一种岩体的渗透性测试装置，其特征在于：所述尺块(34)的外侧设置有刻度，所述第二刀头(43)与钻头(20)啮合连接。10.如权利要求1-9所述的一种岩体的渗透性测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、启动驱动电机(22)利用输送带(24)带动转管(19)和钻头(20)进行旋转；s2、启动高压泵(35)打开软管三(41)处的阀门对弧形管(39)进行输水，利用水压推动活塞(5)，使得安装杆(6)带动安装板(8)和驱动电机(22)向下并对岩体钻孔形成实验孔；s3、打开螺纹盖(40)释放第一固定管(4)内部的水压，通过第一弹簧(7)的弹力可以通过安装杆(6)带动安装板(8)复位，并可通过第二连接杆(25)带动转管(19)和钻头(20)向上移动与实验孔分离；s4、打开软管一(26)处的阀门对圆管(16)输水，水流依次经过第一连接管(27)、空心环(30)、第二连接管(29)进入橡胶栓塞(28)的内部，使得橡胶栓塞(28)碰撞对实验孔封堵；s5、打开软管二(38)处的阀门对长管(17)内部输水，通过圆孔(45)对实验孔中，按指定水压不断输水，并根据水箱(31)内部的水量流失，计算岩体的渗透性。

技术总结
本发明属于岩体渗透测试技术领域，且公开了一种岩体的渗透性测试装置及测试方法，包括支撑架，所述支撑架的顶部固定连接有长杆，所述长杆的顶部固定连接有连接板，所述连接板的底部固定安装有第一固定管，所述第一固定管的内部活动套接有活塞，所述活塞的底端固定连接有安装杆，所述安装杆的外表面活动套接有第一弹簧，所述安装杆的底端固定连接有安装板，所述安装板与长杆活动套接，所述长杆的外表面活动套接有活动块，所述活动块的内部固定连接有固定杆。当打孔完成后长管保持定位状态，而安装板可以通过第二连接杆带动转管与钻头复位，使得钻头与实验孔分离，进而仅需要一组设备便可检测岩体的渗透性。可检测岩体的渗透性。可检测岩体的渗透性。


技术研发人员：李文新 王玉杰 刘辉 刘立鹏 曹瑞琅 郑理峰 孙美燕 张仲靓 王恩辉
受保护的技术使用者：新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15