[发明专利]一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法

说明书

一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：泥岩分割：取样品泥岩，将其分割为上半块泥岩及下半块泥岩待用；步骤2：断裂面第一次检测；步骤3：断裂面第二次检测；步骤4：断裂面第三次检测；步骤5：数据整理，即完成泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的研究。本发明提供的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，操作简便，易于观察，为研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性提供了一个可行性思路。

技术领域

本发明涉及渗流研究领域，尤其是一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法。

背景技术

在深部高应力和水化学作用下，已损伤泥岩中的裂隙会自我封堵从而恢复其物理力学性能，泥岩的这一特性对以泥岩为母岩的高放废物处置库的围岩稳定性及其中放射性核素的迁移和隔离影响重大。核废料的合理处置关系到核能的可持续发展和人类的生存安全。在众多地质体中，泥岩以其低渗透性而深受关注，成为核废料地质处置的主要候选母岩。因此，研究泥岩材料的裂隙渗流通道自我封堵特性行为，对于泥岩核废料深地质处置库的评估、设计、建设和长期运行具有重要意义。目前，还没有研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，操作简便，易于观察，为研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性提供了一个可行性思路。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：泥岩分割：取样品泥岩，将其分割为上半块泥岩及下半块泥岩待用；

步骤2：断裂面第一次检测：将切割后的下半块泥岩上的断裂面用三维激光扫描仪确定扫描中心点以及扫描区域，在断裂面上标出“十”字为后续三维表面形貌扫描试验的“三维扫描中心点”，“三维扫描中心点”为试样中心点投影到断裂面上的点，扫描的区域为以确定的“三维扫描中心点”为中心的矩形，每次扫描断裂面扫描区域扫描方向一致；

通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件进行三维扫描得到断裂面表面伪色视图和表面3D视图，由上述两个视图得到扫描面整体的粗糙度和高低起伏程度；通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件自带的封闭框法可以得到表面分形维数示意图，通过表面分形维数示意图确定高程较高的堵点和高程较低的冲刷点坐标；

用三维扫描裂隙面，通过得到的表面分形维数示意图确定堵点和冲刷点坐标，在冲水试验后再次扫描上次确定的堵点和冲刷点的坐标点，得到冲水试验后对应堵点和冲刷点的高程变化情况；

步骤3：断裂面第二次检测：将切割后的下半块泥岩上的断裂面用透明盖板封盖，透明盖板与下半块泥岩结合处保持密封，在透明盖板与下半块之间的空间内设置入水口和出水口，通水，使水从入水口进入并从出水口流出，水流经下半块泥岩上的断裂面时原本确定坐标的堵点和冲刷点会发生变化，经过24小时后再次用三维扫描仪扫描下半块泥岩的断裂面，精确到步骤一确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；

步骤4：断裂面第三次检测：将上半块泥岩及下半块泥岩叠放，使上半块泥岩及下半块泥岩之间的断裂面四周保持密封，留出入水口和出水口通水，使水流过断裂面，经过24h后，三维扫描仪扫描下半块泥岩的断裂面，精确到步骤一确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；

步骤5：在步骤3和4的基础上分析堵点和冲刷点的变化，从步骤一选出的坐标点中找出对泥岩自我封堵行为有明显影响的堵点和冲刷点即在通水过后高程变化明显的点，在上半块泥岩上选出的点的对应位置开设视窗，并在视窗内安装摄像机，开始通水，使水流过断裂面，过程中摄像机记录堵点和冲刷点的变化情况，24h后，三维扫描下半块泥岩的断裂面，对比分析选定堵点和冲刷点高程变化，即完成泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的研究。

视窗内填充有透明树脂，摄像机安装在透明树脂底部，使摄像机与水流隔绝，且能够清晰地记录堵点和冲刷点的变化过程。