一種測(cè)量滲流液體流動(dòng)矢量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及巖土滲流技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種測(cè)量滲流液體流動(dòng)矢量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的示蹤技術(shù)（名稱：一種可視化巖石滲流監(jiān)測(cè)裝置專利號(hào)：201410352339. 8) 是通過(guò)對(duì)滲流液體進(jìn)行統(tǒng)一著色進(jìn)行滲流觀察，該技術(shù)并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)裂面任意一點(diǎn)的滲流 方向的示蹤，不能進(jìn)行任意點(diǎn)在規(guī)定時(shí)刻的滲流速度的測(cè)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)量滲流液體流動(dòng)矢量的方法，可以解決 無(wú)法對(duì)任意點(diǎn)的滲流方向示蹤及測(cè)算滲流速度的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)裂隙節(jié)理面內(nèi)任意一點(diǎn)液體瞬 時(shí)流動(dòng)速度的測(cè)量，測(cè)量精度高。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種測(cè)量滲流液體流動(dòng)矢量 的方法，該方法包括以下步驟：
[0005] 1)選取試驗(yàn)用的巖石；
[0006] 2)在巖石的裂面上選取不同位置的多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；
[0007] 3)在各觀測(cè)點(diǎn)上布置顏料，相鄰觀測(cè)點(diǎn)上顏料的顏色不同；
[0008] 4)制作巖石裂面的透明對(duì)立面模型，透明對(duì)立面模型由樹脂材料制作，制作方法 按照中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510017229. 0公開的技術(shù)方案制作；
[0009] 5)將透明對(duì)立面模型置于巖石裂面上，使兩者的裂面完全重合，透明對(duì)立面模型 和巖石的邊緣處分別留設(shè)有相對(duì)的進(jìn)水口和出水口，其余邊緣處密封；
[0010] 6)在透明對(duì)立面模型上表面放置透明硫酸網(wǎng)格紙；
[0011] 7)在透明對(duì)立面模型上方安裝可調(diào)節(jié)的高清攝像裝置；
[0012] 8)啟動(dòng)高清攝像裝置，在進(jìn)水口向透明對(duì)立面模型和巖石之間的縫隙注水，開始 滲流實(shí)驗(yàn)；
[0013] 當(dāng)滲流發(fā)生時(shí)，各觀測(cè)點(diǎn)8的顏料溶于水中使?jié)B流液體著色，從而顯示該點(diǎn)液體 的流動(dòng)方向，而且通過(guò)相鄰兩點(diǎn)間的顏色不同的布點(diǎn)方式，使得滲流情況的區(qū)分度極高，達(dá) 到良好的監(jiān)測(cè)效果；
[0014] 9)滲流開始后，各觀測(cè)點(diǎn)上的顏料與水相融，出現(xiàn)多條帶有顏色的流動(dòng)跡線；
[0015] 10)通過(guò)高清攝像裝置記錄流動(dòng)狀況，待帶有顏色的液體從出水口流出后，停止向 進(jìn)水口注水并結(jié)束攝像。
[0016] 11)在電腦上對(duì)所拍攝的影像進(jìn)行分析，獲得裂面各觀測(cè)點(diǎn)的流動(dòng)方向和著色液 體流動(dòng)路徑，結(jié)合透明硫酸網(wǎng)格紙，進(jìn)行逐幀觀察，用對(duì)應(yīng)幀數(shù)的時(shí)刻差異，計(jì)算在極小時(shí) 差下任意點(diǎn)的滲流速度，
[0017] 即實(shí)現(xiàn)對(duì)裂面任意點(diǎn)任意微時(shí)段的滲流矢量的測(cè)量。
[0018] 步驟2)中的觀測(cè)點(diǎn)從多個(gè)可能影響滲流的因素所決定的位置點(diǎn)中選取。
[0019] 位置點(diǎn)包括粗糙程度不同的位置點(diǎn)、裂面凹凸高度連續(xù)變化的位置點(diǎn)、裂面凹進(jìn) 處的最低點(diǎn)、裂面凸起處的最高點(diǎn)、含泥夾層點(diǎn)、含石英云母點(diǎn)和含微小裂隙點(diǎn)中的一個(gè)或 多個(gè)。
[0020] 步驟3)中選擇的顏色為紅色、藍(lán)色、黃色和紫色。顏色布置的規(guī)則為：參考地圖著 色原理，一塊區(qū)域僅有一種顏色，相鄰區(qū)域顏色色差明顯，防止顏色混淆影響觀測(cè)結(jié)果。
[0021] 步驟8)的注水壓力為0_6MPa。
[0022] 高清攝像裝置的拍攝速遞最低每秒25幀，分辨率在1280X720及以上。
[0023] 步驟11)的計(jì)算方法為：通過(guò)影像進(jìn)行分析，獲得裂面各觀測(cè)點(diǎn)的著色液體流動(dòng) 路徑，
[0024] 利用速率公式v=Λs/Λt
[0025] 其中，At=tn_tnptn表示著色液體流動(dòng)路徑上第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，Λs 表示著色液體流動(dòng)路徑上任意相鄰兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的距離，
[0026] 求出任意測(cè)量點(diǎn)之間的微時(shí)段速度，進(jìn)而利用a=Λν/Λt可求出各點(diǎn)微時(shí)段加 速度。
[0027] 本發(fā)明提供的一種測(cè)量滲流液體流動(dòng)矢量的方法，在平板巖樣進(jìn)行巖石滲流試驗(yàn) 過(guò)程中，于不同的位置布設(shè)不同顏色的顏料點(diǎn)后，利用透明硫酸網(wǎng)格紙和高清攝像裝置對(duì) 裂面進(jìn)行觀察記錄，獲取高區(qū)分度，可進(jìn)行方向記錄與流速計(jì)算的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取個(gè)目標(biāo)點(diǎn) 不同時(shí)刻滲流矢量圖，以此作為滲流現(xiàn)象微觀分析基礎(chǔ)，可以解決無(wú)法對(duì)任意點(diǎn)的滲流方 向示蹤及測(cè)算滲流速度的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)裂隙節(jié)理面內(nèi)任意一點(diǎn)液體瞬時(shí)流動(dòng)速度的測(cè)量，測(cè) 量精度高。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0029] 圖1為本發(fā)明進(jìn)彳丁滲流實(shí)驗(yàn)時(shí)的不意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明所用貼合在一起的透明對(duì)立面模型和巖石的剖視圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明步驟9)滲流開始后，放置了透明硫酸網(wǎng)格紙后的透明對(duì)立面模型的 俯視圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明視頻資料獲得的一條著色液體流動(dòng)路徑示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] -種測(cè)量滲流液體流動(dòng)矢量的方法，該方法包括以下步驟：
[0034] 1)選取試驗(yàn)用的巖石9 ;
[0035] 2)在巖石9的裂面1上選取不同位置（即任意目標(biāo)位置）的多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)8 ;
[0036] 3)在各觀測(cè)點(diǎn)8上布置顏料，相鄰觀測(cè)點(diǎn)8上顏料的顏色不同；
[0037] 4)制作巖石裂面1的透明對(duì)立面模型10,透明對(duì)立面模型由樹脂材料制作，制作 方法按照中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510017229. 0公開的技術(shù)方案制作；
[0038] 5)將透明對(duì)立面模型10置于巖石裂面1上，使兩者的裂面1完全重合，如圖2所 示，透明對(duì)立面模型10和巖石9的邊緣處分別留設(shè)有相對(duì)的進(jìn)水口 6和出水口 5,其余邊緣 處用硅橡膠密封密封；
[0039] 6)在透明對(duì)立面模型10上表面放置透明硫酸網(wǎng)格紙3 ;
[0040] 7)在透明對(duì)立面模型10上方安裝可調(diào)節(jié)的高清攝像裝置11，高清攝像裝置11通 過(guò)調(diào)節(jié)架安裝在透明對(duì)立面模型10上方，通過(guò)水平伸縮桿12和豎向伸縮桿13調(diào)整攝像角 度，保證攝像清晰，如圖1所示；
[0041] 8)待清攝像裝置11圖形清晰后，啟動(dòng)高清攝像裝置11，利用注水試壓栗在進(jìn)水口 6向透明對(duì)立面模型10和巖石9之間的縫隙注水，開始滲流實(shí)驗(yàn)；
[0042] 9)滲流開始后，各觀測(cè)點(diǎn)8上的顏料與水相融，出現(xiàn)多條帶有顏色的流動(dòng)跡線；
[0043] 當(dāng)滲流發(fā)生時(shí)，顏料溶于水中使