技术领域
[0001] 本
发明涉及岩质边坡、山岭隧道等工程岩体内部关键导
水构造渗流规律测评表征，具体涉及一种定量测取不规则岩样内交切
裂隙网络渗透参数进而综合表征导水构造水文地质属性的室内高压渗流装置。本发明为室内测评区域岩体
地下水流动特性提供一种有效手段，同时也是对不同渗流路径下的地质构造体导水性差异分析的有益探索，给裂隙岩体水
力参数空间变异性解析提供一种全新的研究思路。本发明普遍适用于不规则裂隙岩渗流规律测评，尤其适用于高
放射性废物地质处置、浅层地下空间开发、深层
地热能开采等环境与
能源工程领域关键导水控水地质构造体水文地质属性表征，为区域地下水流动性评估提供可靠指标。
背景技术
[0002] 岩体是力学、水力学性质异常复杂的非均匀、
各向异性介质，岩体内的地下水常赋存于裂隙并沿错落交织的裂隙网络运移流通，可见裂隙网络的渗流特性往往决定地下水的流动特征，进一步影响溶质运移及污染物扩散，甚至引发岩质边坡滑溃及地下硐室垮塌。地面污染物随下渗水迁移扩散，会造成大面积地下
水体污染，地表水入渗至高
放射性废物处置库会沟通核废料与地下水体间的水力联系，将造成区域地下水环境核污染。可见，高放射性废物地质处置、地热能开发、石油开采等重大环境及能源工程的安全性均与区域地下水流动密切相关。因此，关键导水地质体地下水流动规律表征，区域岩体地下水流动特征考察具有重要的理论研究意义与工程应用价值。
[0003] 天然岩体经构造运动及
风化、卸荷等地质作用往复改造后常发育尺寸不一、产状各异、分属不同组别的裂隙，裂隙在岩体内交织构成错落交切的裂隙网络。
断层、褶皱等地质构造体内包含丰富的裂隙网络，通常对区域地下水流动特征起导控作用。然而，性质不同的地质构造体对地下水流的导控作用不一，比如尺度、形态和连通条件不同的断裂，其中
流体赋存状态及运移形式差异显著；新断裂可能因未“愈合”而导水；裂隙
密度相似的断裂构造导水特征可能差异显著；某些富水优势断裂可能控制地下水流形态；经不同渗流路径流通的地下水可能表现出截然不同的运移方式。因此，关键地质构造体水文地质属性及渗流规律定量表征，不同渗流路径下地质构造体导水性差异性分析，对岩质边坡崩滑防治、地下硐室
稳定性评估及高放射性污染物扩散预测至关重要。
发明内容
[0004] 本发明旨在提供一种渗流方向自由调控的不规则裂隙岩室内高压渗透装置及测试方法，在施加围压的条件下对包含丰富地质构造信息的大体积不规则岩样进行多方向渗流测试以定量获取交切裂隙网络渗透参数，解析不同渗流路径下地质构造体导水性差异，综合表征地质构造体水文地质属性，为区域地下水流动性评估提供可靠指标。本发明通过下述技术方案实现：
[0005] 本技术方案包括上端开放的筒体以及与筒体开放端相匹配的密封盖板，在所述筒体内设有两个沿筒体轴线对称分布的封堵机构I，在筒体内部上下两端分别设有封堵机构II，且在每个所述封堵机构I的两侧分别设有下端部与筒体底部连接的分隔板，密封风琴罩的一端与分隔板
侧壁连接，密封风琴罩的另一端与封堵机构I侧壁连接，且在每个所述封堵机构I的两侧还分别设有与分隔板相垂直的阻水板，阻水板一端与分隔板侧壁连接，阻水板另一端与筒体内部连接，且在位于同一侧的两个阻水板之间设有注水管，注水管的端部贯穿筒体内壁后向
外延伸；使用时，将
块状的岩样置于筒体内，通过调整两个封堵机构I以及两个封堵机构II的
位置来实现对岩样四个侧壁的封堵，且岩样正对注水管的两个侧壁呈开放状态。
[0006]
现有技术中，因实验室渗流测试环节对岩样非透水边界的密封要求极为苛刻，故现有室内渗流测试仪器要么只具备圆柱型规则样品测试功能(便于密封且技术成熟可靠)，要么虽具不规则样品测试功能(
固化胶体密封非透水边界，永久高效阻水)但局限于定向流动测试范畴(胶体密封不可逆，出、入渗方向即渗流方向不可变更)，无法满足不同渗流路径下导水性差异分析的要求，难以客观获取关键地质构造体水力参数的空间变异特征。因此针对取自现场包含丰富地质构造信息的大体积不规则岩样，如何有效实现不规则边界的可逆密封，如何自由转换大尺寸边界的密封状态(密封或透水)，如何精准调控渗流环境的
应力条件，是摆在科研人员面前亟待攻破的难题；针对上述情况，
申请人设计出一种用于不规则原状裂隙岩的渗透试验装置，能够对岩样的多个端面进行有效的封堵，且封堵过程可逆，即能够实现对岩样的六个端面先后进行渗透，在
选定岩样的两个测试端面后，将
荧光素钠投至入渗流体，基于其荧光示踪效果观察侧壁是否出现荧光水流进而实现侧壁渗漏直观判断与结果可靠度客观评估目的；具体使用时，筒体以及与筒体匹配的密封盖板能够形成一个用于岩样注水加压的
密闭空间，将岩样放入筒体内后，筒体内的两个封堵机构I、两个封堵机构II的位置可调且能够对应岩样的四个非透水面，且两个分隔板与封堵机构I的两个侧壁之间通过密封风琴罩来实现密闭，而位于注水管两侧的两个阻水板则为水提供单独的流道，水能够由一个测试端面渗透至另一个测试端面，且只需翻转调整岩样自身的位置，即能实现对岩样测试端面的更替，最终确保渗透试验所获取的试验数据精确而全面。
[0007] 所述封堵机构I包括内部设有空腔的壳体，在壳体的一个侧壁上设有开口，所述封堵机构II包括内部设有空腔的
箱体，在箱体的一个侧壁上设有通孔，且在壳体与箱体内部均设有覆膜组件，所述覆膜组件包括正旋轴、驱动
气缸、两个纵向传送带、以及两个横向传送带，阻水膜缠绕在所述正旋轴外圆周壁上，纵向传送带与横向传送带相互垂直，每个纵向传送带以及每个横向传送带上均固定有滑块，且在滑块上固定有夹头；在驱动气缸的输出端上还设有矩形边框，正旋轴转动设置在壳体内壁的顶部，且两个纵向传送带位于开口或通孔的两侧，阻水膜的活动端在纵向传送带上的夹头的夹持下逐步将开口或通孔封闭，且在阻水膜的活动端移动至横向传送带所对应的水平位置时，纵向传送带上的夹头解除对阻水膜的夹持，横向传送带上的夹头对阻水膜进行夹持并带动阻水膜朝远离开口或通孔的方向移动，启动驱动气缸，驱动气缸的输出端带动矩形边框对阻水膜进行
挤压，以实现开口或通孔的密封；
[0008] 在所述壳体正对开口的侧壁上设置有连接管，连接管贯穿壳体内壁后向外延伸，且在连接管的延伸端上安装有电磁
阀，在所述筒体的外圆周壁上安装有与之内部连通的
套管II，进气管I活动贯穿套管II后与
电磁阀连接；
[0009] 在位于筒体内部上方的箱体侧壁上设置有连通管，连通管贯穿箱体内壁后向外延伸，且在连通管的延伸端上也安装有电磁阀，在所述筒体的上端面上安装有与之内部连通的套管I，进气管II活动贯穿套管I后与电磁阀连接；
[0010] 在位于筒体内部下方的箱体内壁上设置有直管，直管贯穿箱体内壁后向外延伸，且在直管延伸端的端面上连接有软管，软管贯穿筒体的外壁后向外延伸；
[0011] 在所述壳体内还设有两个水平放置的推动气缸，且每个推动气缸的输出端均安装有与纵向传送带垂直的顶板，顶板的长度与所述开口的宽度相同，且两个顶板之间的间距值与所述开口的长度相同。
[0012] 进一步地，在封堵机构I以及封堵机构II对岩样进行封堵时，主要依靠阻水膜涂覆在岩样的非透水面上，然后通过向壳体或是箱体内同步加气压，以确保阻水膜与非透水面完全贴合，以达到非透水面防渗的目的；需要指出的是，封堵机构I以及封堵机构II的结构大致相同，如壳体与箱体的尺寸相同，开口与通孔的尺寸相对应，具体操作时，在封堵机构I以及封堵机构II中均设有覆膜组件，且以封堵机构I为例，覆膜组件包括正旋轴、驱动气缸以及两个纵向传送带、两个横向传送带，两个纵向传送带置于开口的两侧，而两个横向传送带则位于壳体底部的内壁上，阻水膜缠绕在正旋轴上，通过两个纵向传送带上的夹头分别对阻水膜的两侧进行夹持，使得阻水膜逐步将开口所密闭，当阻水膜移动至壳体底部时，在阻水膜的活动端移动至横向传送带所对应的水平位置时，纵向传送带上的夹头解除对阻水膜的夹持，横向传送带上的夹头对阻水膜进行夹持并带动阻水膜朝远离开口的方向移动，然后再同时启动两个水平放置的推动气缸，推动气缸输出端上的顶板长度与开口的宽度相同，能够带动阻水膜穿过开口后向外突出一部分，阻水膜突出的部分能够直接
覆盖在岩样的上端面以及下端面上，再启动驱动气缸，驱动气缸的输出端带动矩形边框对阻水膜进行挤压，直至矩形边框带动阻水膜紧贴于壳体内壁上，进而实现开口的密封，而此时岩样的两端分别被两个开口所
支撑；而位于岩样上下两端的封堵机构II则在位置调整完成后，其内部的覆膜组件开始执行覆膜动作，且封堵机构II内的覆膜组件执行的动作与封堵机构I中的覆膜组件所执行的动作一致，均通过两个纵向传送带以及两个横向传送带上的夹头带动阻水膜对通孔进行密闭，通孔密闭后，启动箱体内的驱动气缸，使得驱动气缸输出端上的矩形边框对阻水膜进行挤压，直至矩形边框带动阻水膜紧贴于箱体内壁上，进而实现通孔的密封；
[0013] 并且在壳体正对开口的侧壁上设有连接管，连接管贯穿壳体内壁后向外延伸，且在连接管的延伸端上安装有电磁阀，在所述筒体的外圆周壁上安装有与之内部连通的套管II，进气管I活动贯穿套管II后与电磁阀连接；位于岩样上方的箱体正对通孔的侧壁上均设置有连通管，连通管贯穿箱体内壁后向外延伸，且在连通管的延伸端上也安装有电磁阀，在所述筒体的上端面上安装有与之内部连通的套管I，进气管II活动贯穿套管I后与电磁阀连接；在位于筒体内部下方的箱体内壁上设置有直管，直管贯穿箱体内壁后向外延伸，且在直管延伸端的端面上连接有软管，软管贯穿筒体的外壁后向外延伸；驱动进气管I、进气管II移动时，两个壳体以及位于岩样上方的箱体则能够进行直线运动，以实现自身位置的调整，在最大程度上匹配岩样的形状，而位于岩样下方的箱体则保持静止不动，并且，在四个阻水膜分别对岩样的四个非透水面进行
接触后，同时向进气管I、进气管II以及软管内注入气体，使得箱体以及壳体内部的气压增大，以确保阻水膜紧贴于各非透水面上；在上述步骤完成后，再向任意一个注水管中注入水，而另一个注水管保持封闭，直至体内的液面高度超过处于上方的箱体下端面，渗透试验即为开始。
[0014] 更进一步地，当两个壳体内部的阻水膜对岩样的侧壁进行覆盖后，在顶板的推动作用下，一个阻水膜向外突出的部分能够对岩样的上下两端端面进行局部覆盖，而两个通孔处的阻水膜则会对岩样的上下两端端面进行二次覆盖，且通过箱体内气压的挤压作用，进而实现提高岩样的四个非透水面的封堵效果。
[0015] 在位于所述壳体内部的驱动气缸输出端上设有压紧架I，所述压紧架I为四个L型板拼接构成的矩形
框架，在每个L型板的一端端面上安装有伸缩气缸且在其另一端端面上固定有
连杆，且在相邻的两个L型板中，一个L型板上的伸缩气缸输出端与另一个L型板上的连杆连接，在任意一个L型板的侧壁上支撑杆，支撑杆与驱动气缸的输出端连接；
[0016] 在位于所述箱体内部的驱动气缸输出端上设有压紧架II，所述压紧架II为两个对称分布的L型板拼接构成的U形框架，在一个L型板的水平段端面上安装有伸缩气缸，在另一个 L型板的水平段端面上设有连杆，伸缩气缸输出端与连杆连接，且每个L型板的竖直段端上均设有压杆，压杆与L型板的竖直段相互垂直；在任意一个L型板上设置有支杆，支杆与驱动气缸输出端连接。进一步地，由于方形的岩样各棱边并非直线，对此，申请人在壳体以及箱体内分别设有压紧架I、压紧架II，即压紧架I对应矩形框架、压紧架II对应U形框架，即在阻水膜对四个非透水面进行封堵时，矩形框架以及U形框架能够带动阻水膜将非透水面完全包裹，且矩形框架、U形框架能够实现一定幅度的伸缩，使得岩样的两个待测试端面的边
角部分均能被阻水膜所包裹，以避免水沿非透水面发生渗透，进而确保试验数据的准确性；具体操作时，在壳体内，矩形边框与矩形框架一同固定在驱动气缸的输出端上，且矩形框架与开口之间的间距值小于矩形边框与开口之间的间距值，即在启动驱动气缸时，矩形框架首先带动阻水膜穿过开口后套设在岩样的端部，其中，矩形框架由四个L型板拼接构成，且在相邻的两个L型板中，一个L型板上的伸缩气缸输出端与另一个L型板上的连杆连接，使得操作人员能够根据岩样的实际尺寸来调整矩形框架的长度与宽度，最终确保矩形框架能够带动阻水膜将岩样的非透水面完全包裹，避免非透水面出现渗透现象；在箱体内，矩形边框与 U形框架一同固定在驱动气缸的输出端上，且U形框架与开口之间的间距值小于矩形边框与开口之间的间距值，即在启动驱动气缸时，矩形框架首先带动阻水膜穿过开口后套设在岩样的端部，其中，U形边框由两个L型板拼接构成，且在一个L型板的水平段端面上安装有伸缩气缸，在另一个L型板的水平段端面上设有连杆，伸缩气缸输出端与连杆连接，且每个L 型板的竖直段端上均设有压杆，压杆与L型板的竖直段相互垂直，同样地，操作人员能够根据岩样的实际尺寸来调整两个压杆之间的间距，最终确保U形框架能够带动阻水膜将岩样的非透水面完全包裹，避免非透水面出现渗透现象。
[0017] 所述夹头包括U型的本体以及两个柔性
夹板，在本体的两个竖直段相对的侧壁上分别开有
盲孔，在柔性夹板的侧壁上固定有销柱，且在柔性夹板另一个侧壁中部嵌入电磁
铁，销柱端面与盲孔底部之间留有间隙，且在销柱的外圆周壁上套设有扭转
弹簧，扭转弹簧的一端与销柱的外圆周壁连接，扭转弹簧的另一端与盲孔的底部连接。进一步地，夹头的作用在于牵引阻水膜沿横向或是纵向的固定轨迹移动，且由于阻水膜属于柔性材质，对此，设置的夹头在保证其夹持力充足的前提下，还需要保证对阻水膜实现精准的夹持或是解除夹持，对此，申请人设置U型的本体以及两个柔性夹板，初始状态下，两个柔性夹板相互接触，且扭转弹簧处于自由状态，当夹头需要接触对阻水膜进行夹持时，同时向两个柔性夹板上的电
磁铁通电，且两个电磁铁的磁极相同，两个电磁铁之间产生相互的排斥力，使得柔性夹板对扭转弹簧产生挤压，扭转弹簧压缩，且两个柔性夹板之间的间距增大，即实现夹头解除了对阻水膜的夹持状态；通过对电磁铁的通断电，使得阻水膜在由纵向移动转化为横向移动的过程中能够实现圆滑过渡，避免了在使用过程中四个夹头同时对阻水膜进行夹持拉扯的情况出现，确保阻水膜在整个试验过程中的完整性。
[0018] 在所述筒体的内壁上固定有两个
导轨，且每个导轨分别位于同一侧的两个所述分隔板之间，在导轨的上表面上设有滑槽，且在所述壳体底部上设有与滑槽配合的导向块。作为优选，由于两个壳体在试验前需要进行位置调试，即壳体会发生直线运动，为提高壳体运动的稳定性，申请人在筒体内部设有导轨，每个导轨分别位于同一侧的两个所述分隔板之间，在导轨的上表面上设有滑槽，且在所述壳体底部上设有与滑槽配合的导向块，导向块只能沿滑槽所处的轨迹移动，降低壳体产生晃动的几率，确保壳体在由初始位置调整至最终状态时的稳定性，同时确保岩样的四个非透水面的封堵效果。
[0019] 在所述矩形框架的四个内侧壁上均设有截面呈弧形的
橡胶垫。作为优选，在矩形框架的四个内侧壁上均设有截面呈弧形的橡胶垫，使得矩形框架在将阻水膜包裹在岩样两端时实现柔性接触，在矩形框架收缩时降低阻水膜以及岩样之间的相互损伤。
[0020] 在所述筒体内壁下端还设有圆形的
底板，底板将所述筒体内部分隔成相互独立的调节区和试验区，在调节区内设有上顶气缸，在上顶气缸的输出端上设有顶杆，在底板的中部开有小孔，小孔内安装有防水环，顶杆上端活动贯穿防水环后与位于试验区底部的封堵机构II的外壁连接。进一步地，岩样在放置入筒体内后，由位于筒体底部的封堵机构II所支撑，且在测试前，需要调整两个封堵机构I以及两个封堵机构II的相对位置，以保证岩样的四个非透水面的封堵效果，而在位于筒体底部的封堵机构II进行升降调节时，只需启动上顶气缸，在上顶气缸的输出端的顶杆上端活动贯穿防水环后与位于试验区底部的封堵机构II外壁连接，当上顶气缸的输出端带动顶杆移动，即能带动箱体进行直线运动，其中，防水环采用防水橡胶圈，防水橡胶圈与顶杆之间能够发生相对运动的前提下，能够确保试验区与调节区之间的独立性。
[0021] 一种流向可调式不规则岩样高压渗透测试方法，包括如下步骤：
[0022] a、清除待考察区域岩体表层受风化剥蚀而沉积的覆土和碎裂的块石，在目标点四周开挖竖向探槽，暴露出新鲜的待考察地质体；
[0023] b、联合构造解析方法与地球物理探测手段，提取步骤a中所暴露地质体内部的裂隙交切信息，辨识对地下水流动起导控作用的导水单元及控水
节点；
[0024] c、基于步骤b的辨识结果，在步骤a中探槽所揭露待考察地质体上标记4～5个待取样品的取样范围，沿各取样边界挖槽截取包含多组导水单元、控水节点的大体积不规则原状岩样；
[0025] d、针对步骤c所获岩样，拟定4～5个渗流测试方向，将样品渗流方向上两对立边界定义为透水界面A和B，A面为入渗面，则B面为出渗面，样品其余边界面定义为非透水面；
[0026] e、将步骤d中的岩样按符合预定渗流方向的位置装入筒体内，保证岩样的入渗面和出渗面分别对应筒体的两个开放端面，采用两组封堵机构I、两组封堵机构II对非透水面进行封堵处理；
[0027] f、待步骤e中防渗封堵处理完毕，利用密封盖板将筒体的开放端封闭装配形成渗流压力室；
[0028] g、将渗流压力室入渗面通过注水管连接加压供水设备，出渗面通过另一个注水管(19) 连接储水容器，组装形成不规则岩样高压渗透测试仪；
[0029] h、待步骤g中各部件整体连接完毕，当两组壳体、两组箱体内的气压达稳定状态后，启动供压量测设备对岩样施加渗透水压，水流在预设初始压力下由入渗面开始沿样品内连通裂隙网络持续流动以实现样品饱和；
[0030] i、调节供压量测设备所提供的渗透压力值，待水流达稳定状态后记录相应压力、时间、流量等数据；进一步按实验方案中的预定计划改变围压和渗透压力数值，获取一组对应不同围压、不同渗透压力的稳态测试数据；
[0031] j、打开密封盖板，解除两组封堵机构I、两组封堵机构II对岩样非透水面的封堵，翻转岩样，按步骤d确定的渗流测试方向重新定义岩样的非透水面、入渗面与出渗面，重复步骤 e-i操作直至该样品沿全部预定方向渗流完毕；
[0032] k.依次对步骤c所获其余岩样重复步骤d-j操作，直至所有样品测试完毕；
[0033] l、基于步骤k所获数据开展计算分析，得到不同渗流路径下地质构造体导水性的空间变异特征，获取构造体水文地质属性综合表征结果。
[0034] 需要进一步地指出的是，在步骤b中，联合构造解析方法是指分析和解释地质体内部构造特征及其演化的方法，重点分析各种构造要素的几何特征、水力学性质及其相互关系；地球物理探测手段包括钻孔
超声波探测、地质雷达探测等，其中钻孔
超声波探测是利用声学换能器对比分析声波
频谱、
波速、衰减特征，探测岩体
破碎程度、裂隙分布特征及其空间变异性。
[0035] 在步骤e中，两组封堵机构I、两组封堵机构II对岩样的非透水面进行封堵处理，在四个阻水膜分别与岩样的四个非透水面接触后，同时向两个进气管I、进气管II以及软管内注入气体，使得箱体以及壳体内部的气压增大，以确保阻水膜紧贴于各非透水面上；而在箱体以及壳体的内部形成的压力范围值在0-1Mpa，且将该气压定义为围压。
[0036] 本技术方案中采用的加压供水设备为现有技术中常规技术产品，其主要运行参数为：采用恒压差控渗流方式，压力控制范围为0-1MPa，控制
精度为±1kPa，体积测量范围为 0-1500ml，测量精度为±1％FS，本渗流测试方法通过加压供水设备调节渗透压力，待水流达稳定状态后记录相应压力、流量数据。
[0037] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0038] 1、本发明能够实现对不规则岩样多个非透水面的有效封堵，联合柔性膜无定型紧密贴合属性与自由气体便捷充、放优势，实现不规则边界高压封堵及透水条件可逆转换，通过转换岩样的放置方位，依次将六个端面交替设为出、入渗面，实现不同渗流路径下的岩样测试；通过气态围压均匀施加，达到应力状态的精准调控，客观获取地质构造体导水差异性分析及水力参数空间变异性表征结果；
[0039] 2、本发明在
固定板内壁设有与推进壳体对应的推进气缸，即推进气缸输出端的伸缩
频率与偏心轮产生的振幅变化频率相同，即当偏心轮产生竖直向上的振幅时，推进气缸的输出端向下移动，带动
压板与推进壳体上表面接触，以消除该方向上的震动，进而保证推进壳体以及底板等部件下移过程的稳定性，缩短下卡爪由初始状态转变至最终状态的时间；
[0040] 3、本发明在随动板正对滑槽的一个侧壁上开有限位槽，且限位槽的尺寸与下卡爪相匹配，在
钢筋笼完全下放至桩孔后，下卡爪在随动板的带动下翻转至限位槽内，即下卡爪完全与环向箍筋脱离接触，吊钩起吊使得吊筋逐渐脱离桩孔，因此可有效避免环向箍筋对整个圆筒状框架顺利退出桩孔的流程产生任何干扰。
[0041] 4、本发明有效地解决了现有室内渗流测试仪器针对取自现场包含丰富地质构造信息的大体积不规则岩样，无法定量开展不同渗流路径下的导水差异性分析，难以获取关键地质构造体水力参数的空间变异特征的难题。本发明利用具备不规则边界高压封堵和透水条件可逆转换功能的覆膜组件，通过转换渗流压力室中待测岩样的放置方位，依次将六个端面交替设为出、入渗面，达到人为调整渗流方向的目的，实现岩样在不同渗流路径下的渗透特性测试；通过气态围压均匀施加达渗流环境应力状态精准调控目的，客观获取原始应力状态下地质构造体导水差异性分析及水力参数空间变异性表征结果。
附图说明
[0042] 此处所说明的附图用来提供对本发明
实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0043] 图1为本发明的纵向剖视图；
[0044] 图2为本发明的横向剖视图；
[0045] 图3为封堵机构I的结构示意图；
[0046] 图4为封堵机构I中的压紧架I的侧视图；
[0047] 图5为位于顶部的封堵机构II的结构示意图；
[0048] 图6为位于底部的封堵机构II的结构示意图；
[0049] 图7为压紧架I的结构示意图；
[0050] 图8为压紧架II的结构示意图；
[0051] 图9为岩样与防水膜配合的结构示意图；
[0052] 图10为夹头的结构示意图。
[0053] 附图中标记及对应的零部件名称：
[0054] 1-密封盖板，2-套管I，3-电磁阀，4-封堵机构II，5-侧板，6-分隔板，7-封堵机构I，701- 正旋轴，702-推动气缸，703-阻水膜，704-矩形边框，705-纵向传送带，706-顶板，707-压紧架I，708-滑块，709-夹头，710-开口，711-驱动气缸，712-
推杆，713-横向传送带，714- 滑块，715-夹头，716-反旋轴，717-电磁铁，718-柔性夹板，719-扭转弹簧，720-销柱，8- 筒体，9-套管II，10-导向块，11-导轨，12-底板，13-防水环，14-上顶气缸、15-进气管I、 16-连接管、17-密封风琴罩、18-阻水板、19-注水管、20-连通管、21-直管、22-软管、23-压紧架II、
24-L型板、25-橡胶垫、26-伸缩气缸、27-连杆、28-支撑杆、29-支杆、30-压杆、31- 岩样。
具体实施方式
[0055] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0056] 实施例1
[0057] 如图1～10所示，本实施例包括上端开放的筒体8以及与筒体8开放端相匹配的密封盖板 1，在所述筒体8内设有两个沿筒体8轴线对称分布的封堵机构I7，在筒体8内部上下两端分别设有封堵机构II4，且在每个所述封堵机构I7的两侧分别设有下端部与筒体8底部连接的分隔板6，密封风琴罩17的一端与分隔板6侧壁连接，密封风琴罩17的另一端与封堵机构I侧壁连接，且在每个所述封堵机构I的两侧还分别设有与分隔板6相垂直的阻水板18，阻水板18一端与分隔板6侧壁连接，阻水板18另一端与筒体8内部连接，且在位于同一侧的两个阻水板18之间设有注水管19，注水管19的端部贯穿筒体8内壁后向外延伸。
[0058] 在封堵机构I7以及封堵机构II4对岩样进行封堵时，依靠阻水膜703涂覆在岩样的非透水面上，通过向壳体或是箱体内同步加气压，以确保阻水膜703与非透水面完全贴合，以达到非透水面防渗的目的；需要指出的是，封堵机构I7以及封堵机构II4的结构大致相同，如壳体与箱体的尺寸相同，开口710与通孔的尺寸相对应，具体操作时，在封堵机构I7以及封堵机构II4中均设有覆膜组件，且以封堵机构I7为例，覆膜组件包括正旋轴701、驱动气缸 711以及两个纵向传送带705、两个横向传送带713，两个纵向传送带705置于开口710的两侧，而两个横向传送带713则位于壳体底部的内壁上，阻水膜703缠绕在正旋轴701上，通过两个纵向传送带705上的夹头709分别对阻水膜703的两侧进行夹持，使得阻水膜703逐步将开口710所密闭；
[0059] 当阻水膜703移动至壳体底部时，且每个纵向传送带705上均固定有滑块708，每个横向传送带713上均固定有滑块714，且在滑块708上固定有夹头709，在滑块714上固定有夹头715，在阻水膜703的活动端移动至横向传送带713所对应的水平位置时，纵向传送带705 上的夹头709解除对阻水膜703的夹持，横向传送带713上的夹头709对阻水膜703进行夹持并带动阻水膜703朝远离开口710的方向移动，然后再同时启动两个水平放置的推动气缸 702，推动气缸702输出端上的顶板706长度与开口710的宽度相同，能够带动阻水膜703穿过开口710后向外突出一部分，阻水膜703突出的部分能够直接覆盖在岩样的上端面以及下端面上，再启动驱动气缸711，驱动气缸711的输出端上设有推杆712，推杆712带动矩形边框
704对阻水膜703进行挤压，直至矩形边框704带动阻水膜703紧贴于壳体内壁上，进而实现开口710的密封，此时岩样的两端分别被两个开口710所支撑；
[0060] 位于岩样上下两端的封堵机构II4则在位置调整完成后，其内部的覆膜组件开始执行覆膜动作，且封堵机构II4内的覆膜组件执行的动作与封堵机构I7中的覆膜组件所执行的动作一致，均通过两个纵向传送带705以及两个横向传送带713上的夹头709带动阻水膜对通孔进行密闭，通孔密闭后，启动箱体内的驱动气缸711，使得驱动气缸711输出端上的矩形边框704对阻水膜703进行挤压，直至矩形边框704带动阻水膜紧贴于箱体内壁上，进而实现通孔的密封；
[0061] 并且在壳体正对开口710的侧壁上设有连接管16，连接管16贯穿壳体内壁后向外延伸，且在连接管16的延伸端上安装有电磁阀3，在所述筒体8的外圆周壁上安装有与之内部连通的套管II9，进气管I15活动贯穿套管II9后与电磁阀3连接；位于岩样31上方的箱体正对通孔的侧壁上均设置有连通管20，连通管20贯穿箱体内壁后向外延伸，且在连通管20的延伸端上也安装有电磁阀3，在所述筒体8的上端面上安装有与之内部连通的套管I2，进气管 II活动贯穿套管I2后与电磁阀3连接；在位于筒体8内部下方的箱体内壁上设有直管21，直管21贯穿箱体内壁后向外延伸，在直管21延伸端的端面上连接有软管22，软管22贯穿筒体8的外壁后向外延伸；驱动进气管I15、进气管II移动时，两个壳体以及位于岩样31 上方的箱体则能够进行直线运动，以实现自身位置的调整，在最大程度上匹配岩样的形状，而位于岩样下方的箱体则保持静止不动，并且，在四个阻水膜分别对岩样的四个非透水面进行接触后，同时向进气管I15、进气管II以及软管22内注入气体，使得箱体以及壳体内部的气压增大，以确保阻水膜703紧贴于各非透水面上；在上述步骤完成后，再向任意一个注水管19中注入水，而另一个注水管19保持封闭，直至筒体8内的水面高度超过处于上方的箱体的下端面，即开始进行岩样的渗透试验。
[0062] 当两个壳体内部的阻水膜703对岩样的侧壁进行覆盖后，在顶板706的推动作用下，一个阻水膜703向外突出的部分能够对岩样的上下两端端面进行局部覆盖，而两个通孔处的阻水膜703则会对岩样的上下两端端面进行二次覆盖，且通过箱体内气压的挤压作用，进而实现提高岩样的四个非透水面的封堵效果。
[0063] 作为优选，在箱体和壳体内部均设有反旋轴716，且反旋轴716与正旋轴701的旋转方向一致，且在实际使用过程中，正旋轴701转动设置，而反旋轴716在做好活动密封的前提下能与外部的驱动设备连接，且阻水膜703的主体缠绕在正旋轴701上，而阻水膜的延伸端则与反旋轴716外壁连接，即当阻水膜703在对岩样31的非透水面进行切换封堵时，并且在夹头709、夹头715均解除对阻水膜703的夹持后，反旋轴716能够对阻水膜进行收卷，提高切换非透水面后的封堵效果。
[0064] 本实施例中，阻水膜703采用BOPP膜，即双向拉伸聚丙烯
薄膜，且厚度采用20-45μm，其拉伸强度满足MD MPa≥130，TD≥220，在壳体及箱体内注入气体，在满足阻水膜703完全贴合透水面的前提下，以确保阻水膜的完整性。
[0065] 实施例2
[0066] 如图1～10所示，本实施例在实施例1的
基础之上，在位于所述壳体内部的驱动气缸711 输出端上设有压紧架I707，所述压紧架I为四个L型板24拼接构成的矩形框架，在每个L 型板24的一端端面上安装有伸缩气缸26且在其另一端端面上固定有连杆27，且在相邻的两个L型板24中，一个L型板24上的伸缩气缸26输出端与另一个L型板24上的连杆27连接，在任意一个L型板24的侧壁上支撑杆28，支撑杆28与驱动气缸711的输出端连接；在位于所述箱体内部的驱动气缸711输出端上设有压紧架II23，所述压紧架II23为两个对称分布的L型板24拼接构成的U形框架，在一个L型板24的水平段端面上安装有伸缩气缸 26，在另一个L型板24的水平段端面上设有连杆27，伸缩气缸26输出端与连杆27连接，且每个L型板24的竖直段端上均设有压杆30，压杆30与L型板24的竖直段相互垂直；在任意一个L型板24上设置有支杆29，支杆29与驱动气缸711输出端连接。
[0067] 由于块状的岩样各棱边并非直线，对此，申请人在壳体以及箱体内分别设有压紧架I707、压紧架II23，即压紧架I707对应矩形框架、压紧架II23对应U形框架，即在阻水膜703对四个非透水面进行封堵时，矩形框架以及U形框架能够带动阻水膜703将非透水面完全包裹，且矩形框架、U形框架能够实现一定幅度的伸缩，使得岩样31的两个待测试端面的边角部分均能被阻水膜703所包裹，以避免水沿非透水面发生渗透，进而确保试验数据的准确性；
[0068] 具体操作时，在壳体内，矩形边框704与矩形框架一同固定在驱动气缸711的输出端上，且矩形框架与开口710之间的间距值小于矩形边框704与开口710之间的间距值，即在启动驱动气缸711时，矩形框架首先带动阻水膜703穿过开口710后套设在岩样31的端部，其中，矩形框架由四个L型板24拼接构成，且在相邻的两个L型板24中，一个L型板24上的伸缩气缸26输出端与另一个L型板24上的连杆27连接，使得操作人员能够根据岩样的实际尺寸来调整矩形框架的长度与宽度，最终确保矩形框架能够带动阻水膜703将岩样的非透水面完全包裹，避免非透水面出现渗透现象；在箱体内，矩形边框704与U形框架一同固定在驱动气缸711的输出端上，且U形框架与开口710之间的间距值小于矩形边框704与开口710 之间的间距值，即在启动驱动气缸711时，矩形框架首先带动阻水膜703穿过开口710后套设在岩样的端部，其中，U形边框由两个L型板24拼接构成，且在一个L型板24的水平段端面上安装有伸缩气缸26，在另一个L型板24的水平段端面上设有连杆27，伸缩气缸26 输出端与连杆27连接，且每个L型板24的竖直段端上均设有压杆30，压杆30与L型板24 的竖直段相互垂直，同样地，操作人员能够根据岩样的实际尺寸来调整两个压杆30之间的间距，最终确保U形框架能够带动阻水膜703将岩样的非透水面完全包裹，避免非透水面出现渗透现象。
[0069] 实施例3
[0070] 如图1～10所示，本实施例中夹头709的作用在于牵引阻水膜703沿横向或是纵向的固定轨迹移动，且由于阻水膜703属于柔性材质，对此，设置的夹头709在保证其夹持力充足的前提下，还需要保证对阻水膜703实现精准的夹持或是解除夹持，对此，申请人设置U型的本体以及两个柔性夹板718，初始状态下，两个柔性夹板718相互接触，且套设在销柱720 外壁上的扭转弹簧719处于自由状态，当夹头709需要接触对阻水膜703进行夹持时，同时向两个柔性夹板718上的电磁铁717通电，且两个电磁铁717的磁极相同，两个电磁铁717 之间产生相互的排斥力，使得柔性夹板718对扭转弹簧719产生挤压，扭转弹簧719压缩，且两个柔性夹板718之间的间距增大，即实现夹头709解除了对阻水膜703的夹持状态；通过对电磁铁717的通断电，使得阻水膜703在由纵向移动转化为横向移动的过程中能够实现圆滑过渡，避免了在使用过程中四个夹头709同时对阻水膜703进行夹持拉扯的情况出现，确保阻水膜703在整个试验过程中的完整性。
[0071] 本实施例
中底板12将所述筒体8内部分隔成相互独立的调节区和试验区，岩样31在放置入筒体8内后，由位于筒体8底部的封堵机构II所支撑，在测试前，需要调整两个封堵机构I以及两个封堵机构II的相对位置，以保证岩样的四个非透水面的封堵效果，而在位于筒体8底部的封堵机构II进行升降调节时，只需启动上顶气缸14，在上顶气缸14的输出端的顶杆上端活动贯穿防水环13后与位于试验区底部的封堵机构II外壁连接，当上顶气缸14的输出端带动顶杆移动，即能带动箱体进行直线运动，其中，防水环13采用防水橡胶圈，防水橡胶圈与顶杆之间能够发生相对运动的前提下，能够确保试验区与调节区之间的独立性。
[0072] 作为优选，由于两个壳体在试验前需要进行位置调试，即壳体会发生直线运动，为提高壳体运动的稳定性，申请人在筒体8内部设有导轨11，每个导轨11分别位于同一侧的两个所述分隔板6之间，在导轨11的上表面上设有滑槽，且在所述壳体底部上设有与滑槽配合的导向块10，导向块10只能沿滑槽所处的轨迹移动，降低壳体产生晃动的几率，确保壳体在由初始位置调整至最终状态时的稳定性，同时确保岩样的四个非透水面的封堵效果。
[0073] 作为优选，在矩形框架的四个内侧壁上均设有截面呈弧形的橡胶垫25，使得矩形框架在将阻水膜703包裹在岩样两端时实现柔性接触，在矩形框架收缩时降低阻水膜703以及岩样之间的相互损伤。
[0074] 实施例4
[0075] 如图1～10所示，本实施例包括如下步骤：
[0076] a、清除待考察区域岩体表层受风化剥蚀而沉积的覆土和碎裂的块石，在目标点四周开挖竖向探槽，暴露出新鲜的待考察地质体；
[0077] b、联合构造解析方法与地球物理探测手段，提取步骤a中所暴露地质体内部的裂隙交切信息，辨识对地下水流动起导控作用的导水单元及控水节点；
[0078] c、基于步骤b的辨识结果，在步骤a中探槽所揭露待考察地质体上标记4～5个待取样品的取样范围，沿各取样边界挖槽截取包含多组导水单元、控水节点的大体积不规则原状岩样；
[0079] d、针对步骤c所获岩样，拟定4～5个渗流测试方向，将样品渗流方向上两对立边界定义为透水界面A和B，A面为入渗面，则B面为出渗面，样品其余边界面定义为非透水面；
[0080] e、将步骤d中的岩样按符合预定渗流方向的位置装入筒体8内，保证岩样的入渗面和出渗面分别对应筒体8的两个开放端面，采用两组封堵机构I7、两组封堵机构II4对非透水面进行封堵处理；
[0081] f、待步骤e中防渗封堵处理完毕，利用密封盖板1将筒体8的开放端封闭装配形成渗流压力室；
[0082] g、将渗流压力室入渗面通过注水管19连接加压供水设备，出渗面通过另一个注水管19 连接储水容器，组装形成不规则岩样高压渗透测试仪；
[0083] h、待步骤g中各部件整体连接完毕，当两组壳体、两组箱体内的气压达稳定状态后，启动供压量测设备对岩样施加渗透水压，水流在预设初始压力下由入渗面开始沿样品内连通裂隙网络持续流动以实现样品饱和；
[0084] i、调节供压量测设备所提供的渗透压力值，待水流达稳定状态后记录相应压力、时间、流量等数据；进一步按实验方案中的预定计划改变围压和渗透压力数值，获取一组对应不同围压、不同渗透压力的稳态测试数据；
[0085] j、打开密封盖板1，解除两组封堵机构I7、两组封堵机构II4对岩样31非透水面的封堵，翻转岩样31，按步骤d确定的渗流测试方向重新定义岩样31的非透水面、入渗面与出渗面，重复步骤e-i操作直至该样品沿全部预定方向渗流完毕；
[0086] k.依次对步骤c所获其余岩样重复步骤d-j操作，直至所有样品测试完毕；
[0087] l、基于步骤k所获数据开展计算分析，得到不同渗流路径下地质构造体导水性的空间变异特征，获取构造体水文地质属性综合表征结果。
[0088] 测试过程中，块状岩样31的表面呈不规则起伏，但野外
采样时尽可能采取近似方形的岩样31作为待测样品，将岩样31的六个面定义为三组相互独立的界面，且当设定其中一组为透水面后，剩余两组即为需封堵的非透水面，且该封堵动作由两组封堵机构I7、两组封堵机构II4执行，为满足不同渗流路径下导水性差异分析的需求，通过翻转岩样31这道操作工序，将不同组独立面的边界条件在透水与非透水之间灵活切换，开展沿岩样不同方向的渗透测试，获取地质构造体水力参数的空间变异特征。
