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1、临界裂隙宽度岩溶路基透水率模型试验一、实验目的临界裂隙宽度岩溶路基透水率二、实验原理1、使用石膏块代替可溶岩，石膏块模拟节理岩体裂隙宽度应为塌陷临界裂 隙宽度（d ）,节理裂隙密度、裂隙方向可模拟南广线野外地质条件，整体做成 L1.50m*1.50m*1.00m 地层模型。2、在模型中间施钻，钻孔直径e =50mm，深度1.40m，模拟用于现场压水试 验的钻孔。3、以一定压力差水头代替共水泵，对钻孔分段供水压水，并以圆柱形橡胶 环、橡胶塞进行上、下段止水。鉴于模型试验钻孔较浅，本试验选择只一个压水 试验段。4、读取压力表读数（P）、流量计读数（Q）,绘制P-Q曲线，以检查实验成 果的正确性，并
2、根据曲线类型选择合适的公式进行计算，求得透水率。三、实验设备*设备一套、压力表一个、流量计一个、计时器一个、钢卷尺一把、电钻（e 50钻头）一部及供压、供水装置一套、e 50PVC管、e 75PVC管32cm、环形 止水橡胶栓（外径e =50cm,内径e =30cm）、柱状止水橡皮栓（e =50cm，高3 5 cm，本实验可在钻孔底填筑粘土层，压实，以起到止水作用来代替）四、实验材料粘土： 0.54m3 （可重复利用前一试验时所弃粘土）石膏粉：1.80m3 （实际用量）* 1.2 （调节系数）=2.16m3五、地质模型制作1、基岩地质模型以石膏酷块模拟基岩层节理岩体块体，石膏块规格：50cm*
3、50cm*5cm，装入 试验箱，以石膏块间水平缝隙代替岩层层理裂隙，以石膏块间竖向裂缝代替竖向 节理裂隙，预制塌陷临界裂隙宽度（d ）缝隙代替另组节理裂隙，此组节理裂隙L以倾向近似竖向为主，走向与前两组斜交，至少有一条经过中心位置（穿钻孔）。 需要装入石膏块 24 层，每层 9 块，共计 216 块。2、覆盖层地质模型 装好石膏快后，以粘土覆盖石膏块，对粘土层做适当压实，形成相对隔水层， 以模拟上部覆盖层，覆盖层厚度 20cm。六、钻孔工艺 为了钻孔施工方便，装好石膏块后，未覆盖粘土层前，在试验箱中心位置施 钻，孔径=50cm，钻孔尽量做到竖直、孔壁光滑，当钻进至1.1m时停止钻进； 钻孔顶部
4、以75PVC管保护，高度略大于30cm，并在周围空间填入粘土，使0 75PVC 管起到护壁作用，钻孔总深度即为1.40。七、设备安装压水试验装备示意图八、加压方式 本实参照现场钻孔压水试验方式，采用吕容法，分三级压力五个阶段方式加 压测试，即 P -P -P -P -P ；123211、压力值分布方式P -P =P -P p3 2 2 1 1或P/P P/P 23 2 2 12、压水试验压力值，即各级总压力矫正公式P=Pp+Pz-Ps其中P试验压力（MPa）Pp压力表读数（MPa）Pz压力表中心至压力计算零线的水柱压力（MPa）,本实验取1/2实验 段处至压力表中心水头高度所能产生的水柱压力。
5、Ps管路压力损失（MPa）Ps=8fQ2L/ n 2gd5f摩擦系数（建议取值0.02g一重力加速度（9.81m/s2）Q一流量（ms/s）d一水管内径（m）L水管长度（m）,从拴塞底部至压力表中心的距离。3、根据有关试验规程，对于浅埋段，岩层产状较平缓，且试验段埋深小于 15m时，P=0.3MPa,由于本实验试验段埋深浅，试验段小，所以取P =0.1MPa。33根据加压方式（ 1），可取 P=0.06MPa， P=0.02MPa21九、实验步骤1、关闭阀门 4，打开阀门 1、2、3，并调节水箱高度，使压力表大致指向 0.02MPa 位置。2、水箱持续供水，打开活塞 4 开始对钻孔进行压水，记
6、录此时压力表读数 Pi，流量计初始值Q0，并开始记时，初始时间为t0；观察压力表，当压力表读数 升高时，说明此阶段压水已完成，快速读取流量计读数Q，记录时间q。记录P1压强下的流量AQ =Q -Q，渗流时间At =t -t,并在P-Q曲线绘制坐i 1 1 0 1 1 0 标纸上找出此时对应得点 1。其中 Q1=AQ/At ，单位为 L/min。113、关闭阀门4（现场试验时连续无间断压水），调节水箱高度，使压力表指 向0.06MPa位置，同上述步骤2，记录P压强下的流量AQ，渗流时间At，并2 2 2在 P-Q 曲线绘制坐标纸上找出此时对应得点 2 。4、参照步骤2、3,记录P3 （约O.IM
7、Pa）压强下的流量AQ ,渗流时间At ,33并在P-Q曲线绘制坐标纸上找出此时对应得点3。5、重复步骤3,记录P （=P ）压强下的流量AQ ,渗流时间At，并在P-Q4 2 4 4 曲线绘制坐标纸上找出此时对应得点 4。6、重复步骤2,记录P （=P ）压强下的流量AQ ,渗流时间At，并在P-Q5 155曲线绘制坐标纸上找出此时对应得点 5。7、在 P-Q 曲线绘制坐标纸上依次连接 0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-0 点, 绘制成曲线,分析试验改模型实验渗流类型,并判断试验结构是否可靠,若出现 异常,则试验结果不可靠,需要进行改进,并重新建立实验模型。8、依据相关公
8、式计算透水率十、实验预期成果1、透水率（3 ）根据试验数据,计算出临界裂隙宽度岩溶路基透水率,公式如下：3 =Q/P*1/L3 透水率（Lu 或 L/min. m2）Q取第三阶段流量（L/min），即P-Q曲线点3对应流量值P取第三阶段试验压力（MPa）,即P-Q曲线点3对应压力值L试验段长度（m）2、渗透系数（ k）渗透系数（k）可根据单位吸水量（透水率3）近似求得，公式如下当试验段底部距离隔水层厚度大于试验段长度时:k=0.5273lg （0.66L/r）（1）k渗透系数（m/d）r一钻孔半径（m）其余符号意义与前面一致当试验段底部距下伏隔水层顶板之距离小于试验段长度试时k=0.5273lg (1.32L/r)(2)符号意义同上式本实验底部为有机玻璃，且试验段底部距试验箱底部只有大约10cm,所以建 议选用公式(2) 十一、影响因素分析1、试验箱侧壁约束程度对透水率测定的影响2、试验箱水位水头高度对透水率测定的影响3、模拟节理密度、节理张开度对透水率测定的影响4、节理裂隙有无充填和充填程度对透水率测定的影响十二、实验评价评价该实验的意义，确定该实验成果适用条件，找出该模型实验优点、缺陷总结实验启发，提出对该模型实验改进的思路
