[发明专利]一种岩石材料损伤变量的确定方法

权利要求书

1.一种岩石材料损伤变量的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：

确定岩石材料在无损状态下的渗透率；

确定岩石材料在损伤状态下的渗透率；

根据公式1)确定基于渗透率的岩石材料损伤变量，所述公式1)为：

所述公式1)中：D_K为基于渗透率的岩石材料损伤变量，K₀为岩石材料在无损状态下的渗透率；为岩石材料损伤状态下的渗透率；

确定岩石材料在无损状态下以及损伤状态下的渗透率均通过多场耦合试验系统进行，所述多场耦合试验系统包括围压室(2)、轴向加载活塞(1)、上压头(11)、加载底座(6)、橡胶套(10)、上游压力容器(5)、下游压力容器(9)以及数据采集分析系统(7)，其中：

所述轴向加载活塞(1)沿所述围压室(2)的轴向活动设置在所述围压室(2)的顶部；

所述上压头(11)设置在所述围压室(2)内，且，所述上压头(11)可分离地与所述轴向加载活塞(1)的作用端接触；

所述围压室(2)的底部设置在所述加载底座(6)上；

所述上压头(11)和所述加载底座(6)之间通过所述橡胶套(10)密封连接；

所述上游压力容器(5)设置在所述围压室(2)外部，所述上游压力容器(5)的输出端通过管道和所述上压头(11)连接；

所述下游压力容器(9)设置在所述围压室(2)外部，所述下游压力容器(9)的输出端通过管道和所述加载底座(6)连接；

所述数据采集分析系统(7)均和所述上游压力容器(5)、所述下游压力容器(9)连接；

所述确定岩石材料在无损状态下的渗透率具体包括：

将岩石材料(8)放置在所述多场耦合试验系统的上压头(11)和所述加载底座(6)之间的所述橡胶套(10)中，所述岩石材料(8)的高度为L，横截面积为A；

向所述围压室(2)内充油，并施加静水压力至所述围压室(2)，使橡胶套(10)内外保持稳定；

从体积为V₁的上游压力容器(5)和体积为V₂的下游压力容器(9)中，向岩石材料(8)上下游分别注入黏滞系数为μ、压缩系数为β的流体，同时数据采集分析系统(7)根据设定的采集数据点的时间间隔实时记录岩石材料(8)上下游流体压力的变化及时间，直至岩石材料上下游压力趋于稳定，以在岩石材料内部建立均匀的流体压力；

在岩石材料内部建立均匀的流体压力后，将岩石材料(8)上游注入的流体压力提升，下游流体压力保持不变，从而在岩样上下游两端建立初始压力差ΔP₀；

数据采集分析系统(7)开始根据设定的采集数据点的时间间隔重新实时记录岩石材料上下游压力的变化及时间，直至上下游压力一致，停止试验；

根据数据采集分析系统(7)记录的岩石材料上下游压力及时间，算出任意采集数据点时刻的岩石材料上下游压力差ΔP_i0以及任意采集数据点时刻相距试验开始时刻的时间Δt_i0；

根据公式2)计算出岩石材料无损状态下的渗透率K₀，所述公式2)为：

确定岩石材料在损伤状态下的渗透率具体包括：

将岩石材料(8)放置在所述多场耦合试验系统的上压头(11)和所述加载底座(6)之间的所述橡胶套(10)中，所述岩石材料(8)的高度为L，横截面积为A；

向所述围压室(2)内充油，并施加静水压力至围压室(2)，使橡胶套(10)内外保持稳定；

使轴向加载活塞(1)与上压头(11)紧密接触，通过轴向加载活塞(1)对岩石材料(8)进行轴向疲劳加载；

岩石材料(8)发生损伤后，轴向加载活塞(1)停止加载并卸除；

对岩石材料(8)进行疲劳加载后，岩石材料(8)内部损伤裂纹(13)不断萌生、扩展并相互贯通；

从体积为V₁的上游压力容器(5)和体积为V₂的下游压力容器(9)中，向岩石材料(8)上下游分别注入黏滞系数为μ、压缩系数为β的流体，同时数据采集分析系统(7)根据设定的采集数据点的时间间隔实时记录岩石材料(8)上下游流体压力的变化及时间，直至岩石材料上下游压力趋于稳定，以在岩石材料内部建立均匀的流体压力；

在岩石材料内部建立均匀的流体压力后，将岩石材料(8)上游注入的流体压力提升，下游流体压力保持不变，从而在岩样上下游两端建立初始压力差ΔP₀；

数据采集分析系统(7)开始根据设定的采集数据点的时间间隔重新实时记录岩石材料上下游压力的变化及时间，直至上下游压力一致，停止试验；

根据数据采集分析系统(7)记录的岩石材料上下游压力及时间，算出任意采集数据点时刻的岩石材料上下游压力差以及任意采集数据点时刻相距试验开始时刻的时间

根据公式3)计算出岩石材料损伤状态下的渗透率所述公式3)为：