[发明专利]一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及岩石物理性质测试领域，特别是涉及一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统。

背景技术

地球内部及浅层的各种运动(如地幔对流、板块运动、火山喷发、地震等)，通常会引起应力变化。而根据固体物质的热弹性理论：

可知，应力变化必定会导致地球内部的温度变化。

式(1)中，T₀是为热力学温度，(ρc_p)是固体物质的体积比热容，α是线膨胀系数，Δσ是体应力变化量。不同类型的岩石，其应力变化的温度响应并不一致。因此，系统地测试各种常见岩石的绝热应力-响应系数，这不仅有助于深入了解地球内部温度变化机制、同时也可为构造活动带的应力、温度监测及防震减灾工作提供可靠的理论依据。

然而，目前在对岩石应力变化的温度响应测试过程中，都是将温度传感器贴在岩石样品表面，并与空气直接接触，系统处于开放状态，而且受应力加载台的限制，无法实现瞬间加、卸载。因此，无法真正实现绝热状态下的应力加、卸载，导致其测试结果很大程度上受到岩石与空气热交换的严重影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，以真正实现岩石样品的绝热增压(或减压)，进而实时监测耐压罐围压和岩石样品温度变化，获得岩石绝热应力变化的温度响应系数(ΔT/Δσ)。

本发明的技术方案如下：

一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，包括两个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底部由油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管连接有加压泵，在每个耐压罐的顶部设有泄压管，并在所述油管、进油管、泄压管上均设有排泄阀，在所述进油管均设置有压力传感器，所述的每个岩石样品组件均封装于浸泡在硅油中的橡胶套内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器。

所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还在所述的每个耐压罐硅油中设置有温度传感器。

所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还包括：

围压采集模块，与所述的压力传感器相连，用于采集所述耐压罐内围压；

温度采集模块，与所述的温度传感器相连，用于采集所述岩石样品和耐压罐内硅油的温度变化；

处理模块，分别与所述加压泵、围压采集模块、温度采集模块相连，用于调控所述耐压罐围压，并根据所述耐压罐围压和岩石样品温度变化，计算岩石绝热应力变化的温度响应系数。

本发明的优点是：其结构简单合理，在圆柱状岩石样品中心及表面分别安置一个温度传感器，然后用橡胶套封装后再放在充满硅油的耐压罐中，可利用加压泵将其中一个耐压罐内的围压升至预定压力(比如130MPa)，待整个系统温度达到平衡后，再快速打开两个耐压罐之间的排泄阀，使得1～2s内，一个耐压罐内的围压瞬间降低，而另外一个耐压罐内的围压瞬间升高，而在快速打开排泄阀后的10～20s内，耐压罐内硅油的温度变化还没有影响到岩石样品中心，从而真正实现了岩石样品的绝热增压(或减压)，进而通过实时监测耐压罐围压和岩石样品温度变化，即可获得岩石绝热应力变化的温度响应系数(ΔT/Δσ)；而且这套系统可同时对两个岩石样品进行测试。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是实验测试中砂岩快速加载与快速卸载过程中的温度响应曲线；

附图标记说明：1、围压采集模块；2、温度采集模块；3、处理模块；4、进油管；5、泄压管；6、橡胶套；7、压力传感器；8、温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，

一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，包括两个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底部由油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管4连接有加压泵，在每个耐压罐的顶部设有泄压管5，并在所述油管、进油管4、泄压管5上均设有排泄阀，在所述进油管4均设置有压力传感器7，所述的每个岩石样品均封装于浸泡在硅油中的橡胶套6内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器8。

进一步地，所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还在所述的每个耐压罐硅油中设置有温度传感器8。

所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还包括：