一种研究破碎岩石渗流时孔压分布规律的试验系统技术领域
本发明涉及一种研究破碎岩石渗流时孔压分布规律的试验系统，尤其适用于实现
水沙混合液体的稳态裂隙渗流测试。
背景技术
煤炭资源的开发利用是我国国民经济发展的重要组成部分。随着我国工农业生产
的迅速发展，对煤炭的需求量日益增长，能源的紧张状况依然存在。煤矿工业的发展受多种
因素制约，其中突水事故对煤矿的生产和建设构成极大威胁，并造成财产损失和/或人员伤
亡的一种矿井地质灾害。全国煤炭75%缺水，一边是及其缺水，另一方面却是发生突水灾害
事故。由于对水突涌灾害发生前后地质信息的分析不到位，不能及时准确地确定灾害的类
型、规模等主要的工程地质特征，当然也就不能提供快速有效地治理措施。因此研究水流运
移特征及其动力机制，可以最大限度地了解突水机理，为进一步防治突水事故的发生提供
一些试验依据。目前现有的破碎岩体和裂隙渗流试验系统大多集中在考虑破碎岩体和裂隙
的整体水力坡度；没有从内部分析，因为水在岩层渗流时不同的岩层所受的压力不同，变形
不同，导致各层的渗透性是不同的。因此分析水在破碎岩石中的各层渗流规律具有重要意
义。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种能够实现破碎岩石在渗透
过程中的连续渗透和数据采集，结构简单，可操作性强的一种研究破碎岩石渗流时孔压分
布规律的试验系统。
技术方案：一种研究破碎岩石渗流时孔压分布规律的试验系统，包括渗流仪、压力
机、双作用液压缸，渗流仪的轴向外接压力机；双作用液压缸有两个腔，双作用液压缸下腔
通过截止阀连接水管，双作用液压缸上腔通过截止阀连接油管；油管通过换向阀连接油泵
和油箱，水管分成两路，一路通过截止阀连接水泵和水箱、一路通过截止阀连接流量计和渗
流仪，渗流仪通过压力变送器连接无纸记录仪，无纸记录仪外接电脑，实现数据的实时采集
与记录，可以外接电脑，该系统能够实现破碎岩石在渗透过程中的连续渗透和数据采集，结
构简单，可操作性强。通过双作用液压缸，实现油压驱动水，从而提高了渗透水的压力梯度。
所述渗流仪包括底座和缸桶，缸桶内部装好破碎岩样，底座和缸桶之间有密封圈
并通过螺栓固定在一起，缸桶内部由下往上依次是下透水板、上透水板、圆柱形压块，缸桶
上部外套有一个集水器，集水器设有排水孔，排水孔连接过滤器并连接废水收集池。水沿渗
流仪底部进入缸桶，到缸桶上部流出渗透仪，通过外接水管和纱布，可以采集不同状态下的
破碎岩石的质量流失情况。
所述缸桶的外壁沿轴向均布数个螺纹孔，外接压力变送器。这样可以实现破碎岩
石渗透时其压力分布状况。
本发明包括轴压加载系统、油压系统、水压系统、渗流仪及测量系统，轴压加载系
统实现渗流仪的轴向加载，可以由外接的压力机来实现；油压系统为供压系统，通过双作用
油缸实现油压驱水；水压系统是利用水泵把水从水箱压入双作用液压缸；测量系统由压力
表，流量计和无纸记录仪构成，实现数据的实时采集与记录，可以外接电脑，该系统能够实
现破碎岩石在渗透过程中的连续渗透和数据采集，结构简单，可操作性强，具有广泛的实用
性。
附图说明
图1是本发明的系统原理图。
图2是本发明的渗流仪结构示意图。
附图标记：压力机-1，溢流阀-2，压力表-3，油箱-4， 油泵-5，换向阀-6，水箱-7，水
泵-8， 截止阀1-9.1，截止阀2-9.2，截止阀2-9.3，截止阀2-9.4，流量计-10，压力变送器-
11，双作用缸-12，无纸记录仪-13，过滤器-14，废水收集池-15，渗流仪-16，底座-17，密封
圈-18，缸桶-19，上透水板-20，集水器-21，圆柱形压块-22，压板-23，螺栓-24，下透水板-
25。
具体实施方式
下面结合附图中的实例对本发明作进一步的描述：
实施例1如图1所示一种研究破碎岩石渗流时孔压分布规律的试验装置，包括渗流仪
16、压力机、双作用液压缸12，渗流仪16的轴向外接压力机1；双作用液压缸12有两个腔，双
作用液压缸12下腔通过截止阀9.2连接水管，双作用液压缸12上腔通过截止阀9.4连接油
管；油管通过换向阀6连接油泵5和油箱4，换向阀还连接压力表3和溢流阀2，水管分成两路，
一路通过截止阀9.1连接水泵8和水箱7、一路通过截止阀9.3连接流量计10和渗流仪16，渗
流仪16通过压力变送器11连接无纸记录仪，无纸记录仪外接电脑。
如图2所示，所述渗流仪16包括底座17和缸桶19，缸桶19内部装好破碎岩样，底座
17和缸桶19之间有密封圈18并通过螺栓24固定在一起，实现密封，保证水从缸桶19的底部
通过下透水板25流入破碎岩石，缸桶19内部由下往上依次是下透水板25、上透水板20、圆柱
形压块22，缸桶19上部外套有一个集水器21，集水器21设有排水孔，排水孔连接过滤器14并
连接废水收集池15。
所述缸桶19的外壁沿轴向均布数个螺纹孔，外接压力变送器11。
工作原理：把渗流仪16的缸桶19内部安装在压力机1上，并通过压板23对渗流仪施
以微小压力，实现渗流仪16的固定。根据实验方案，对渗流仪16中的破碎岩石施以压力，然
后保持压力一段时间后，开动水泵8并保持截止阀3（9.3）关闭，截止阀1（9.1），截止阀2
（9.2），截止阀4（9.4）打开，这样水就从水箱7通过水泵8，截止阀1（9.1）和截止阀2（9.2）注
入双作用缸12，等水泵把双作用缸12注满后，关闭水泵，关闭截止阀1（9.1），打开截止阀2
（9.2）和截止阀4（9.4）。然后打开油泵5，并使得换向阀6联通油泵5和双作用缸12，调节溢流
阀2，通过压力表3可以实现油路压力的控制，这样油压就会驱动水通过截止阀9.3，流量计
10经水管流入渗流仪16. 水从渗流仪16的底座18经由下透水版25流入破碎岩样，并由上透
水版然后通过上透水板20，圆柱形压块22，流入集水器21，然后通过集水器21上的排水孔流
入过滤器14，缸桶19的外壁沿轴向均布数个螺纹孔，外接压力变送器11，通过无纸记录仪13
可以进行压力的实时采集，也可以外接电脑进行数据传递。这样突破了以往只能检测破碎
岩石渗流时整体压力梯度的问题。