可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统及方法

1.可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统，其特征是，包括试验盒；
所述试验盒分为相互连通的第一试验区和第二实验区；所述第一试验区上方设有能开合的第一密封盖，所述第二实验区上方设有能开合的第二密封盖；
所述第一试验区设有整体进水管；
所述第一试验区设有与其大小相匹配的局部水力加载装置；能在第一试验区内滑动，所述局部水力加载装置上设有局部进水管；
所述第二实验区内铺设二维裂隙网络岩体；
所述第二实验区的一侧连接出水口，出水口连接集水槽，所述集水槽与水量监测装置连接；
所述局部水力加载装置为少一侧面的六面体，上侧面设有局部进水管；
所述出水口设有至少一个出水槽，每个出水槽连接一个集水槽，每个集水槽都与一个水量监测装置连接。
2.如权利要求1所述可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统，其特征是，所述试验盒的侧面、第一密封盖及第二密封盖都为透明的。
3.如权利要求1所述可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统，其特征是，所述二维裂隙网络岩体的厚度等于试验盒内部的高度。
4.如权利要求1所述可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统，其特征是，所述水量监测装置与电脑相连接，实时记录水量。
5.如权利要求1所述可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统的方法，其特征是，包括以下步骤：
第一步，在第二实验区内铺设二维裂隙网络岩体，并将第二密封盖盖上，将第二实验区密封；
第二步，根据试验要求实现整体水力加载或局部水力加载；
整体水力加载时，取出局部水力加载装置，盖上第一密封盖，将第一试验区密封，由整体进水管为第一试验区和第二实验区加水；
局部水力加载时，打开第一密封盖，将局部水力加载装置放入第一试验区内，移动到试验指定的加载位置上，通过局部进水管加水；
第三步，将水量监测装置与电脑相连接，实时监测水量；
第四步，对水体着色，根据试验要求对水体进行整体水力加载或局部水力加载，观测不同条件下，水体在二维裂隙网络中的流动路径及裂隙网络的变化；
第五步，根据水量监测装置记录的不同时刻水体从不同裂隙路径中流出的水量与最终总水量，得出水体在二维裂隙网络的流动规律。

可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及相似模型试验领域，尤其涉及一种可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统及方法。
背景技术
[0002] 我国大量隧道修建在富水裂隙岩体中，施工中极易造成突发性突水和塌方灾害。
我国学者为此开展了大量的研究工作，但存在显著的缺点。在模型试验中大部分集中在研究突水的过程，很少有开展裂隙水流动路径研究的模型试验，并且迄今为止未发现可显示的裂隙水流动路径实时观测试验系统。现有的试验设备不能实现水体的局部或整体加载。
实际工程中，研究裂隙水的流动路径与流动规律对突水塌方机理与预测有着极为重要的理论价值与作用。
发明内容
[0003] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统及方法，可用于模拟不同水力加载条件，实时观测水在二维裂隙网络中的流动路径与不同路径中的水量变化，揭示二维裂隙网络中水的流动规律，并有利于实际工程中地下水的流动规律研究。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] 可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统，包括试验盒；
[0006] 所述试验盒分为相互连通的第一试验区和第二实验区；所述第一试验区上方设有能开合的第一密封盖，所述第二实验区上方设有能开合的第二密封盖；
[0007] 所述第一试验区设有整体进水管；
[0008] 所述第一试验区设有与其大小相匹配的局部水力加载装置；能在第一试验区内滑动，所述局部水力加载装置上设有局部进水管；
[0009] 所述第二实验区内铺设二维裂隙网络岩体；
[0010] 所述第二实验区的一侧连接出水口，出水口连接集水槽，所述集水槽与水量监测装置连接。
[0011] 所述试验盒的侧面、第一密封盖及第二密封盖都为透明的。
[0012] 所述局部水力加载装置为少一侧面的六面体，上侧面设有局部进水管。
[0013] 所述二维裂隙网络岩体的厚度等于试验盒内部的高度。
[0014] 所述出水口设有至少一个出水槽，每个出水槽连接一个集水槽，每个集水槽都与一个水量监测装置连接。所述水量监测装置与电脑相连接，实时记录水量。
[0015] 可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统的方法，包括以下步骤：
[0016] 第一步，在第二实验区内铺设二维裂隙网络岩体，并将第二密封盖盖上，将第二实验区密封；
[0017] 第二步，根据试验要求实现整体水力加载或局部水力加载；
[0018] 整体水力加载时，取出局部水力加载装置，盖上第一密封盖，将第一试验区密封，由整体进水管为第一试验区和第二实验区加水；
[0019] 局部水力加载时，打开第一密封盖，将局部水力加载装置放入第一试验区内，移动到试验指定的加载位置上，通过局部进水管加水；
[0020] 第三步，将水量监测装置与电脑相连接，实时监测水量；
[0021] 第四步，对水体着色，根据试验要求对水体进行整体水力加载或局部水力加载，观测不同条件下，水体在二维裂隙网络中的流动路径及裂隙网络的变化；
[0022] 第五步，根据水量监测装置记录的不同时刻水体从不同裂隙路径中流出的水量与最终总水量，得出水体在二维裂隙网络的流动规律。
[0023] 本发明的有益效果：
[0024] 本发明能够实现整体和局部加载的目的，通过可移动局部水力加载实现不同岩体位置的水力加载，通过整体进水管为整体加载；通过在第二试验区内安置预制的内置多条二维裂隙网络的二维裂隙网络岩体，使得水流在裂隙中流动，通过透明密封的试验盒及对水体的着色可以清晰的观察到水流的路径；同时可以通过观测不同出水槽的水量监测装置流量的变化得出不同裂隙路径的流量变化。
[0025] 本发明能够研究不同整体水压或局部水压条件下水体在二维裂隙中流动路径与流动规律，解决了水体在二维裂隙网络中的流动问题，可以实现水体的局部和整体加载，并且更能清晰的显示出水在二维裂隙网络中的流动路径，更容易揭示其流动规律，对工程中地下水流动研究具有更大的理论价值。
附图说明
[0026] 图1是本发明分解结构示意图；
[0027] 图2为本发明结构示意图；
[0028] 其中1 整体进水管；2 第一试验区；3 第一密封盖；4 局部水力加载装置；5 局部进水管；6 试验盒；7 第二密封盖；8 二维裂隙网络岩体；9 出水口；10 水量监测装置。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0030] 如图1-2所示，可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统，包括试验盒6；试验盒6分为相互连通的第一试验区2和第二实验区；第一试验区2上方设有能开合的第一密封盖3，第二实验区上方设有能开合的第二密封盖7；第一试验区2设有整体进水管1；第一试验区2设有与其大小相匹配的局部水力加载装置4；局部水力加载装置4能在第一试验区2内滑动，局部水力加载装置4上设有局部进水管5；第二实验区内铺设有1cm厚的二维裂隙网络岩体；第二实验区的右侧连接出水口9，出水口9连接集水槽，集水槽与水量监测装置连接。
[0031] 试验盒6的侧面、第一密封盖3及第二密封盖7都为刚性透明的。
[0032] 局部水力加载装置4为少一侧面的六面体，上侧面设有局部进水管5。
[0033] 二维裂隙网络岩体的厚度等于试验盒内部的高度。
[0034] 出水口9设有8个出水槽，每个出水槽连接一个集水槽，每个集水槽都与一个水量监测装置10连接。水量监测装置10与电脑相连接，实时记录水量。
[0035] 可视化二维裂隙网络岩体渗流动态实时监测系统的方法，包括以下步骤：
[0036] 第一步，在第二实验区内铺设1cm厚的二维裂隙网络岩体，并将第二密封盖7盖上，将第二实验区密封；
[0037] 第二步，根据试验要求实现整体水力加载或局部水力加载；
[0038] 整体水力加载时，取出局部水力加载装置4，盖上第一密封盖3，将第一试验区2密封，由整体进水管1为第一试验区2和第二实验区加水；
[0039] 局部水力加载时，打开第一密封盖3，将局部水力加载装置4放入第一试验区2内，移动到试验指定的加载位置上，通过局部进水管5加水；
[0040] 第三步，将水量监测装置10与电脑相连接，实时监测水量；
[0041] 第四步，对水体着色，根据试验要求对水体进行整体水力加载或局部水力加载，观测不同条件下，水体在二维裂隙网络中的流动路径及裂隙网络的变化；
[0042] 第五步，根据水量监测装置10记录的不同时刻水体从不同裂隙路径中流出的水量与最终总水量，得出水体在二维裂隙网络的流动规律。
[0043] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。