[发明专利]一种保真环境下非接触式测量岩石波速的测试方法

说明书

本发明公开了一种保真环境下非接触式测量岩石波速的测试方法，选用圆柱形容器，在其内部通过两个固定装置分别固定设置声发波发射探头和声波接收探头，选用安装有波形信号发生器和信号采集卡的声波测试系统，将其与声波接收探头以及声波发射探头相连接，圆柱形容器内注入液体声波传输介质，在保真环境下能够实现非接触式测量岩石波速，所需设备结构简易、造价低廉、测量方法简单；利用普通的声发射试验系统就能实现本发明的非接触式岩石声波测试，不仅可以大幅提高岩石声波测试效率，也可为后期连续性岩石物性测试一体化工作提供支撑，对于深入研究深部原位岩体力学性质具有重要意义。

技术领域

本发明涉及岩石力学与工程技术领域，具体涉及一种保真环境下非接触式测量岩石波速的测试方法。

背景技术

不同深度赋存岩层原位岩石力学行为规律是深地钻探、深部资源开发利用、地球应用科学的先导性科学与重要理论基础，其核心与关键是如何获取深部环境条件下对原位岩芯进行实时加载测试与分析。波速是岩芯的重要物理参数，与弹性模量等力学参数可以相互反演，同时声波测试目前也成为探究岩芯内部结构的重要参数。

常规岩石声波测试过程中，需要将声波探头与岩芯紧贴，且需要在声波探头与岩芯接触面之间涂抹耦合剂以消除接触面处间隙对声发射信号的影响，常规声波测试过程虽然简单，但是准备工作复杂，更重要的是由于安放探头等前期工作过程中已经破坏了深部原位环境，所得出的测试结果也已经失真，保真环境是在深部原位环境截取岩石时，收集岩石所处环境，并在整个实验过程中，保证式样岩石与深部原位的温度、压力、湿度基本保持一致。根据深部岩体力学及工程需要，如果能够实现非接触式岩石声波测试，不仅可以大幅提高岩石声波测试效率，也可为后期连续性岩芯物性测试一体化工作提供支撑，因此，本试验装置深入探究保真环境下非接触式岩石声波波速测试具有重要的理论和工程实践意义。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种保真环境下非接触式测量岩石波速的测试方法，其既考虑到了试验试样在原位环境条件，又采用非接触的方式测量，大大提高了声发射测岩石波速的效率，同时还保证了试件所处原位环境状态下的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种保真环境下非接触式测量岩石波速的测试方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

S1、选用一圆柱形容器，在其内部通过两个固定装置分别固定设置两个等高的声波发射探头和声波接收探头；

S2、选用安装有波形信号发生器和信号采集卡的声波测试系统，将其与前置放大器以及声波发射探头相连接，将声波接收探头与声波测试系统连接；

S3、将波形信号发生器的输出接口与信号采集卡相连，作为用于监测声波信号的同步信号；

S4、向圆柱形容器中注满液体声波传输介质；

S5、用密封盖密封圆柱形容器，随后通过外部加压泵施加静水压力到目标压力，压力范围0～150MPa，通过外部电加热圈加热到目标温度，室温～150℃，，室温及常压下测试可略过此步骤；

S6、在不放入岩芯的条件下，打开声波测试系统和波形信号发生器，声波测试系统在记录声信号的同时利用声波发射探头和声波接收探头采集通过液体声波传输介质传播后的声波信号，发射若干次声波信号后，停止发射信号；

S7、利用声波测试系统读取声波同步信号和在两探头之间传播的声波信号，求出两个信号之间声波时差t_p1；

S8、用两探头之间的距离a₁与t_p1–t_o的差值相比，得出声波在液体声波传输介质中传播的纵波波速v_p1；t_o为系统误差，由软件分析与实际波形起跳点的时间误差计算得出；