專利名稱：高溫裂隙巖體滲透測試裝置及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖體力學(xué)試驗技術(shù)，尤其涉及一種高溫裂隙巖體滲透測試裝置及其測試方法。具體地說，本發(fā)明是測試高溫條件下的含不同粒徑支撐劑的裂隙在不同壓力和張開度時的滲透特性。
背景技術(shù)：
滲透性是孔隙和裂隙介質(zhì)的一種重要性質(zhì)。水在裂隙巖體中的流動與在土體中的運動具有明顯不同的規(guī)律。最近這些年來，人們越來越重視巖體滲流本身所具有的特殊性和重要性。水利水電建設(shè)、巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定、石油和天然氣開發(fā)、地下工程建設(shè)、礦業(yè)工程及核廢料處理等工程領(lǐng)域均不可避免地遇到基巖內(nèi)不同發(fā)育程度的斷層、節(jié)理、裂隙等工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)中地下水的流動直接關(guān)系到工程的穩(wěn)定、安全和運行。干熱巖體地?zé)衢_采、深部資源、能源高效開采都涉及到流體滲透的研究，或者為了開采必須人工誘裂，并確定其滲透系數(shù)；一般均需要注入支撐劑維持裂縫張開度，因此，研究裂隙巖體滲透系數(shù)是巖土工程界急需解決的課題。通過研究認識到裂隙巖體中的流體流動和均勻孔隙介質(zhì)滲流是不相同的。目前國內(nèi)外關(guān)于巖體裂隙專門的試驗裝置還屬空白，而一些其他的試驗儀，不能很好地控制壓力、 工質(zhì)流量和裂隙開度，不能做高溫試驗和變溫試驗，只能使用單一的流體工質(zhì)-水，難以實現(xiàn)對CO2等氣體工質(zhì)的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點和不足，提供一種可以控制溫度、壓力、裂隙、支撐體的高溫裂隙巖體滲透測試裝置及其測試方法，能有效地模擬實際地層中的裂隙和人工誘發(fā)裂隙，以測得較準確的滲透系數(shù)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一、高溫裂隙巖體滲透測試裝置(簡稱裝置)本裝置包括上游壓力控制系統(tǒng)、高溫滲透試驗箱、位移控制系統(tǒng)、下游壓力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；位移控制系統(tǒng)、上游壓力控制系統(tǒng)和下游壓力控制系統(tǒng)分別與高溫滲透試驗箱相連，實現(xiàn)對高溫滲透試驗箱的控制；上游壓力控制系統(tǒng)、下游壓力控制系統(tǒng)和高溫滲透試驗箱分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。二、高溫裂隙巖體滲透測試裝置的測試方法(簡稱方法)本方法包括下列步驟①鉆取圓柱狀巖樣，沿直徑縱向剖為兩半，在切割面上按照試驗設(shè)計粘貼支撐體；②將兩半巖樣重新疊合，用熱縮套管包裹并熱縮緊固；
③將包好的試樣置于槽形巖樣夾持器中，并放入控溫壓力室內(nèi)固定好，在試樣圓柱兩端面安裝端壓塊，并與上、下游計量泵相連；④啟動三軸儀，控制裂隙開度，開啟壓力室內(nèi)溫度控制器達到預(yù)設(shè)溫度，啟動圍壓系統(tǒng)施加到預(yù)定法向壓力；

權(quán)利要求
1.一種高溫裂隙巖體滲透測試裝置，其特征在于本裝置包括上游壓力控制系統(tǒng)(10)、高溫滲透試驗箱(20)、位移控制系統(tǒng)(30)、下游壓力控制系統(tǒng)GO)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(50)； 其連接關(guān)系是位移控制系統(tǒng)(30)、上游壓力控制系統(tǒng)(10)和下游壓力控制系統(tǒng)GO)分別與高溫滲透試驗箱O0)相連，實現(xiàn)對高溫滲透試驗箱O0)的控制；上游壓力控制系統(tǒng)(10)、下游壓力控制系統(tǒng)00)和高溫滲透試驗箱O0)分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(50)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
2.按權(quán)利要求1所述的一種高溫裂隙巖體滲透測試裝置，其特征在于高溫滲透試驗箱O0)包括巖樣(21)、圍壓、軸壓液壓油0 、槽形巖樣夾持器03)、溫控裝置(M)、熱縮套(25)、裂隙支撐體( )、端塊(27)和箱體(28)；在箱體(28)內(nèi)的圍壓、軸壓液壓油0 中，裂隙支撐體06)置于兩塊半圓形巖樣 (21)之間，巖樣兩端連接端塊(XT)并一起放入熱縮套0 內(nèi)熱縮緊固，再一起放入槽形巖樣夾持器中；在圍壓、軸壓液壓油0 中還設(shè)置有溫控裝置04)； 巖樣設(shè)計加工為半圓圓柱形； 槽形巖樣夾持器為一種中空呈圓柱形的金屬塊； 熱縮套0 為一種圓形塑膠管； 裂隙支撐體06)為一種顆粒狀的填充物； 端塊(XT)是一種中間有孔的圓形金屬片。
3.按權(quán)利要求1所述的一種高溫裂隙巖體滲透測試裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(50)包括上、下游壓力傳感器(51、52)、差壓計(53)、數(shù)據(jù)采集卡(54) 和計算機(55)；上、下游壓力傳感器(51、5幻和差壓計(5 分別與數(shù)據(jù)采集卡(54)連接，數(shù)據(jù)采集卡 (54)和計算機(55)連接。
4.按權(quán)利要求1所述的一種高溫裂隙巖體滲透測試裝置，其特征在于本方法包括下列步驟①鉆取圓柱狀巖樣，沿直徑縱向剖為兩半，在切割面上按照試驗設(shè)計粘貼支撐體；②將兩半巖樣重新疊合，用熱縮套管包裹并熱縮緊固；③將包好的試樣置于槽形巖樣夾持器中，并放入控溫壓力室內(nèi)固定好，在試樣圓柱兩端面安裝端壓塊，并與上、下游計量泵相連；④啟動三軸儀，控制裂隙開度，開啟壓力室內(nèi)溫度控制器達到預(yù)設(shè)溫度，啟動圍壓系統(tǒng)施加到預(yù)定法向壓力；⑤調(diào)整好上、下游泵的壓力，即可開泵(泵中預(yù)先加流體工質(zhì))完成試驗；⑥裂隙-支撐體的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式的計算。Δρα)為上、下游水箱壓差實測值； APi為初始壓差； t為經(jīng)過時間； k為滲透系數(shù)； A為試件截面積； μ為水的黏滯系數(shù)； L為試件長度；分別為上、下游水箱的容水量，定義為水箱內(nèi)單位壓力變化所需注入的流體體積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫裂隙巖體滲透測試裝置及其測試方法，涉及巖體力學(xué)試驗技術(shù)。本裝置的結(jié)構(gòu)是位移控制系統(tǒng)(30)、上游壓力控制系統(tǒng)(10)和下游壓力控制系統(tǒng)(40)分別與高溫滲透試驗箱(20)相連，實現(xiàn)對高溫滲透試驗箱(20)的控制；上游壓力控制系統(tǒng)(10)、下游壓力控制系統(tǒng)(40)和高溫滲透試驗箱(20)分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(50)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明適用于各種裂隙巖體的滲水和滲氣的試驗，并可以測得其滲透系數(shù)；可以模擬并實現(xiàn)干熱巖地?zé)衢_采、深層頁巖氣開采以及人工誘導(dǎo)裂縫應(yīng)用等領(lǐng)域中裂隙的滲透系數(shù)測量。
文檔編號G01N15/08GK102252951SQ20111019813
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者李小春, 白冰, 董升良 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所