1、臨界裂隙寬度巖溶路基透水率模型試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐R界裂隙寬度巖溶路基透水率二、實(shí)驗(yàn)原理1、使用石膏塊代替可溶巖，石膏塊模擬節(jié)理巖體裂隙寬度應(yīng)為塌陷臨界裂 隙寬度（dL），節(jié)理裂隙密度、裂隙方向可模擬南廣線野外地質(zhì)條件，整體做成 1.50m*1.50m*1.00m 地層模型。2、在模型中間施鉆，鉆孔直徑=50mm，深度1.40m，模擬用于現(xiàn)場(chǎng)壓水試 驗(yàn)的鉆孔。3、以一定壓力差水頭代替共水泵，對(duì)鉆孔分段供水壓水，并以圓柱形橡膠 環(huán)、橡膠塞進(jìn)行上、下段止水。鑒于模型試驗(yàn)鉆孔較淺，本試驗(yàn)選擇只一個(gè)壓水 試驗(yàn)段。4、 讀取壓力表讀數(shù)（P）、流量計(jì)讀數(shù)（Q），繪制P-Q曲線，以檢查實(shí)驗(yàn)成 果的正確性，并根據(jù)

2、曲線類型選擇合適的公式進(jìn)行計(jì)算，求得透水率。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備*設(shè)備一套、壓力表一個(gè)、流量計(jì)一個(gè)、計(jì)時(shí)器一個(gè)、鋼卷尺一把、電鉆（0 50鉆頭）一部及供壓、供水裝置一套、0 50PVC管、0 75PVC管32cm、環(huán)形 止水橡膠栓（外徑6 =50cm，內(nèi)徑0 =30cm）、柱狀止水橡皮栓（0 =50cm，高3 5 cm，本實(shí)驗(yàn)可在鉆孔底填筑粘土層，壓實(shí)，以起到止水作用來代替）四、實(shí)驗(yàn)材料粘土： 0.54m3 （可重復(fù)利用前一試驗(yàn)時(shí)所棄粘土）石膏粉：1.80m3 （實(shí)際用量）*1.2 （調(diào)節(jié)系數(shù)）=2.16m3五、地質(zhì)模型制作1、基巖地質(zhì)模型以石膏酷塊模擬基巖層節(jié)理巖體塊體，石膏塊規(guī)格：50cm*50c

3、m*5cm，裝入 試驗(yàn)箱，以石膏塊間水平縫隙代替巖層層理裂隙，以石膏塊間豎向裂縫代替豎向 節(jié)理裂隙，預(yù)制塌陷臨界裂隙寬度（dL ）縫隙代替另組節(jié)理裂隙，此組節(jié)理裂隙 以傾向近似豎向?yàn)橹?，走向與前兩組斜交，至少有一條經(jīng)過中心位置（穿鉆孔）。 需要裝入石膏塊24層，每層9塊，共計(jì)216塊。2、覆蓋層地質(zhì)模型裝好石膏快后，以粘土覆蓋石膏塊，對(duì)粘土層做適當(dāng)壓實(shí)，形成相對(duì)隔水層， 以模擬上部覆蓋層，覆蓋層厚度20cm。六、鉆孔工藝為了鉆孔施工方便，裝好石膏塊后，未覆蓋粘土層前，在試驗(yàn)箱中心位置施 鉆，孔徑6 =50cm，鉆孔盡量做到豎直、孔壁光滑，當(dāng)鉆進(jìn)至1.1m時(shí)停止鉆進(jìn)； 鉆孔頂部以6 75PVC管

4、保護(hù)，高度略大于30cm，并在周圍空間填入粘土，使6 75PVC管起到護(hù)壁作用，鉆孔總深度即為1.40。七、設(shè)備安裝壓水試驗(yàn)裝備示意圖八、加壓方式本實(shí)參照現(xiàn)場(chǎng)鉆孔壓水試驗(yàn)方式，采用呂容法，分三級(jí)壓力五個(gè)階段方式加壓測(cè)試，即 PlPz-P-Pz-P；1、壓力值分布方式P3-P2=P2-P1P1或P3/P產(chǎn)P/P產(chǎn)22、壓水試驗(yàn)壓力值，即各級(jí)總壓力矯正公式P=Pp+Pz-Ps其中P一試驗(yàn)壓力（MPa）Pp壓力表讀數(shù)（MPa）Pz壓力表中心全壓力計(jì)算零線的水柱壓力（MPa）,本實(shí)驗(yàn)取1/2實(shí)驗(yàn) 段處全壓力表中心水頭高度所能產(chǎn)生的水柱壓力。Ps管路壓力損失（MPa）Ps=8fQ2L/ n 2gd5f一

5、摩擦系數(shù)（建議取值0.02g重力加速度（9.81m/s2）Q流量（m3/s）d水管內(nèi)徑（m）L一水管長(zhǎng)度（m）,從拴塞底部至壓力表中心的距離。3、根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)于淺埋段，巖層產(chǎn)狀較平緩，且試驗(yàn)段埋深小于 15m時(shí)，P3=0.3MPa，由于本實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)段埋深淺，試驗(yàn)段小，所以取P3=0.1MPao根據(jù)加壓方式（1），可取 P2=0.06MPa，P1=0.02MPa九、實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)閉閥門4,打開閥門1、2、3，并調(diào)節(jié)水箱高度，使壓力表大致指向 0.02MPa 位置。2、水箱持續(xù)供水，打開活塞4開始對(duì)鉆孔進(jìn)行壓水，記錄此時(shí)壓力表讀數(shù) P流量計(jì)初始值Q0，并開始記時(shí)，初始時(shí)間為t0；觀察壓力表，

6、當(dāng)壓力表讀數(shù) 升高時(shí)，說明此階段壓水已完成，快速讀取流量計(jì)讀數(shù)Q1，記錄時(shí)間J。記錄R壓強(qiáng)下的流量AQ =Q -Q，滲流時(shí)間=t -t,并在P-Q曲線繪制坐 1110110標(biāo)紙上找出此時(shí)對(duì)應(yīng)得點(diǎn)1。其中Q1二。/七，單位為L(zhǎng)/min。3、關(guān)閉閥門4 （現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)連續(xù)無間斷壓水），調(diào)節(jié)水箱高度，使壓力表指 向0.06MPa位置，同上述步驟2,記錄P2壓強(qiáng)下的流量S，滲流時(shí)間匕，并在P-Q曲線繪制坐標(biāo)紙上找出此時(shí)對(duì)應(yīng)得點(diǎn)2。4、參照步驟2、3,記錄P3 （約0.1MPa）壓強(qiáng)下的流量 Q3,滲流時(shí)間 并在P-Q曲線繪制坐標(biāo)紙上找出此時(shí)對(duì)應(yīng)得點(diǎn)3。5、重復(fù)步驟3,記錄P4（=P2）壓強(qiáng)下的流量八。滲

7、流時(shí)間t4,并在P-Q 曲線繪制坐標(biāo)紙上找出此時(shí)對(duì)應(yīng)得點(diǎn)4。6、重復(fù)步驟2,記錄P5（=P1）壓強(qiáng)下的流量AQ滲流時(shí)間A，并在P-Q 曲線繪制坐標(biāo)紙上找出此時(shí)對(duì)應(yīng)得點(diǎn)5。7、在P-Q曲線繪制坐標(biāo)紙上依次連接0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-0點(diǎn)， 繪制成曲線，分析試驗(yàn)改模型實(shí)驗(yàn)滲流類型，并判斷試驗(yàn)結(jié)構(gòu)是否可靠，若出現(xiàn) 異常，則試驗(yàn)結(jié)果不可靠，需要進(jìn)行改進(jìn)，并重新建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?、依據(jù)相關(guān)公式計(jì)算透水率十、實(shí)驗(yàn)預(yù)期成果1、透水率（3 ）根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出臨界裂隙寬度巖溶路基透水率，公式如下：3二Q/P*1/L3 透水率（Lu 或 L/min. m2）Q一取第三階段流量（L/

8、min），即P-Q曲線點(diǎn)3對(duì)應(yīng)流量值P取第三階段試驗(yàn)壓力（MPa）,即P-Q曲線點(diǎn)3對(duì)應(yīng)壓力值L一試驗(yàn)段長(zhǎng)度（m）2、滲透系數(shù)（k）滲透系數(shù)（k）可根據(jù)單位吸水量（透水率3）近似求得，公式如下當(dāng)試驗(yàn)段底部距離隔水層厚度大于試驗(yàn)段長(zhǎng)度時(shí)：k=0.5273 lg （0.66L/r）（1）k一滲透系數(shù)（m/d）r一鉆孔半徑（m）其余符號(hào)意義與前面一致當(dāng)試驗(yàn)段底部距下伏隔水層頂板之距離小于試驗(yàn)段長(zhǎng)度試時(shí)k=0.5273 k=0.5273 lg (1.32L/r)(2)符號(hào)意義同上式本實(shí)驗(yàn)底部為有機(jī)玻璃，且試驗(yàn)段底部距試驗(yàn)箱底部只有大約10cm,所以建 議選用公式(2)十一、影響因素分析1、試驗(yàn)箱側(cè)壁約束程度對(duì)透水率測(cè)定的影響2、