【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及裂隙岩体渗流实验技术，具体涉及一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置及方法。
技术介绍
1、在地质工程、水文地质学、岩土工程及地下岩石工程(能源固液废安全封储)等领域，裂隙岩体的渗流特性研究是理解地下水流动、污染物迁移、岩体稳定性以及储库围岩适宜性等问题的关键。然而，天然岩石裂隙面往往具有复杂的粗糙形态，这种非均匀性对渗流过程产生显著影响，使得传统的均匀介质渗流理论(如达西定律)用于解决实际工程问题存在挑战，特别是花岗岩等硬质岩石，其裂隙面的粗糙度对渗流路径、流速及渗透系数等参数具有重要影响，捕获天然粗糙裂隙面渗流行为具有重要的理论研究价值和工程应用价值。
2、目前，虽然已有多种实验方法用于研究裂隙岩体的渗流特性，但针对天然粗糙裂隙面的非均匀渗流实验鲜有报道，实验室尺度人造粗糙裂隙面揭示的渗流机理和岩石天然裂隙面对比还有一定的差距，实验室人造粗糙裂隙面研究结果用于解决实际工程问题受到制约。另外，天然粗糙裂隙面的非均匀渗流实验仍面临诸多挑战，如实验装置设计复杂、密封性能难以保证、水流稳定性控制困难等。此外，现有方法往往缺乏对粗糙裂隙面裂隙水流动特征的直观观测手段，难以有效捕获天然粗糙裂隙面真实渗流行为以及全面揭示粗糙裂隙面对渗流特性的影响机制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置及方法，以解决现有技术中的上述不足之处。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种天然粗糙裂隙面非均匀渗
3、渗流主体部件，其包括立方体模具、a水槽和b水槽，立方体模具用于容纳花岗岩样品，立方体模具安装于支座顶部，立方体模具包括底板和两个侧板，两个侧板分别设置于底板宽度方向的两端，a水槽和b水槽分别设置于底板长度方向两端，底板、a水槽、b水槽和两个侧板共同围绕成一个容纳花岗岩样品的容纳空间，a水槽内部与容纳空间内部相连通，b水槽内部与容纳空间内部相连通；
4、供水部件，其用于向a水槽内部进行供水，供水部件包括水头控制水箱、升降调节装置、输水组件、钢尺和溢流管，溢流管一端贯穿水头控制水箱底部并延伸至水头控制水箱内部，溢流管外侧壁与水头控制水箱固定连接，水头控制水箱一侧连接用于驱动其沿竖直方向移动的升降调节装置，输水组件用于将水头控制水箱内部的水输送至a水槽内部，钢尺呈竖直状设置并用于测量水头控制水箱内水面的高度；
5、测量部件，其用于测量单位时间内流入b水槽内水的量。
6、进一步地，侧板底部与底板之间可拆卸连接。
7、进一步地，a水槽由流入槽、缓流槽和多个导水通道组成，流入槽和缓流槽内部相连通，导水通道用于将缓流槽内部的水导向容纳空间内部，多个导水通道呈阵列状设置，流入槽顶部开设有三个排气孔，排气孔内壁螺纹连接有橡胶螺丝。
8、进一步地，导水通道呈管状设置，且导水通道一端贯穿缓流槽靠近容纳空间一侧的侧壁，导水通道外部与缓流槽侧壁固定连接，导水通道另一端位于缓流槽内部。
9、进一步地，升降调节装置为升降摇杆机构，升降摇杆机构包括用于提升水头控制水箱的钢丝绳，水头控制水箱顶端与钢丝绳端部固定连接。
10、进一步地，供水部件还包括进水管，进水管一端贯穿水头控制水箱顶端侧壁并延伸至水头控制水箱内部，进水管外部与水头控制水箱侧壁固定连接，进水管另一端连通用于向进水管内部输送水的外部供水装置。
11、进一步地，还设置有玻璃棒，玻璃棒设置于水头控制水箱内部，且靠近进水管的端部，玻璃棒顶端一侧与水头控制水箱侧壁固定连接。
12、进一步地，输水组件包括导水管，导水管由一根主管和三根副管组成，三根副管一端分别贯穿流入槽侧壁并与流入槽内部相连通，三根副管外侧壁分别与流入槽侧壁固定连接，三根副管上均固定安装有a阀门，三根副管另一端分别与主管内部相连通，主管远离副管的一端贯穿水头控制水箱底部并与水头控制水箱内部相连通，主管外侧壁与水头控制水箱固定连接。
13、进一步地，测量部件包括摄像头、玻璃转子流量计、毫秒秒表、量筒、多个烧杯、多个用于排出b水槽内部水的流出管和固定安装于流出管上的b阀门，多个烧杯底部均设置有高精度电子天秤，多个流出管一端均贯穿b水槽侧壁并于b水槽内部相连通，多个流出管外侧壁均与b水槽固定连接，烧杯用于承接流出管内流出的水，玻璃转子流量计固定安装于主管上，摄像头设置于花岗岩样品顶部并通过支架进行固定，摄像头用于拍摄花岗岩样品在进行实验时的图像。
14、一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验方法，适用于上述所述的一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置，包括如下步骤：
15、s1、先通过供水装置向进水管内部供水，检查渗流主体部件是否存在漏水现象，在确保无漏水现象后方可进行后续的操作；
16、s2、将花岗岩样品放置于容纳空间内，使花岗岩样品打磨平整的光滑面接触底板，采用g型反力夹使花岗岩样品的光滑面与底板紧密接触，并涂抹玻璃胶进行密封处理；
17、s3、启动外部供水装置通过进水管向水头控制水箱内部供水，调节注入水头控制水箱内的水的流速和流量，使得水头控制水箱中的水平面保持稳定，并根据钢尺读取稳定水平面的标高；
18、s4、打开a阀门，b阀门保持关闭状态，使水流经渗流主体部件且渗流达到饱和后，打开b阀门持续60s后关闭，每次均测量烧杯内的水量，取三次测量的平均值作为60s时间内流过花岗岩裂隙粗糙面的流量值；
19、s5、完成上述步骤后，通过调节水头控制水箱的高度来调节水头值，以上述同样的步骤进行下一组试验测试，并选用罗丹明b溶液作为示踪剂，注入水头控制水箱内，通过摄像头拍照观察裂隙水在饱和状态下流经粗糙裂隙面的流动特征。
20、与现有技术相比，本专利技术提供的一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置及方法，通过设置的渗流主体部件以及供水部件，能够提供稳定的水头条件与不同高度的水头差，进而捕获天然粗糙裂隙面的非线性渗流行为，提高对围岩天然粗糙裂隙面渗流特性的认知，进一步丰富裂隙岩体渗流基础理论，对地下储库能源碳氢废安全封储以及处置围岩适宜性评价具有重要的实用价值和广泛的应用前景；
21、通过设置的玻璃棒进行引流和缓冲流速，有效避免因水流速度不均匀而引入气体产生的气泡，从而保证了水头控制水箱内水面的稳定性，为实验提供了稳定的水头条件，提高了实验数据的准确性。
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1.一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置，包括支座(1)和花岗岩样品(8)，花岗岩样品(8)上表面为天然粗糙面，花岗岩样品(8)下表面为打磨平整的光滑面，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置，其特征在于，侧板(22)底部与底板(21)之间可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置，其特征在于，A水槽(3)由流入槽(31)、缓流槽(32)和多个导水通道(33)组成，流入槽(31)和缓流槽(32)内部相连通，导水通道(33)用于将缓流槽(32)内部的水导向容纳空间内部，多个导水通道(33)呈阵列状设置，流入槽(31)顶部开设有三个排气孔，排气孔内壁螺纹连接有橡胶螺丝(311)。
4.根据权利要求3所述的一种天然粗糙裂隙面非均匀渗流可视化实验装置，其特征在于，导水通道(33)呈管状设置，且导水通道(33)一端贯穿缓流槽(32)靠近容纳空间一侧的侧壁，导水通道(33)外部与缓流槽(32)侧壁固定连接，导水通道(33)另一端位于缓流槽(32)内部。
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