[发明专利]一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法

权利要求书

1.一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备试件：切除钻孔岩心的上下部，使得试件的上端面、下端面均与所述钻孔岩心的胶结面平行，即得到试件；

固定试件：使用耐高温水泥砂浆将所述试件浇筑在剪切盒内，使所述上端面、所述下端面分别浇筑在上剪切盒、下剪切盒内，所述胶结面位于所述上剪切盒和所述下剪切盒之间的间隙内，并且所述胶结面与所述上剪切盒的顶部、所述下剪切盒的底部平行；

加热试件：对试件进行加热，使所述试件达到预设温度并保持恒温；

直剪试验：向所述上剪切盒施加垂直于所述胶结面的法向应力并保持，然后向所述上剪切盒施加剪应力，使所述上剪切盒与所述下剪切盒以恒定位移速率发生相对位移；采集试验过程中的法向应力和剪切应力的变化、法向以及剪切方向的剪切盒位移变化；

测量所述胶结面的倾角；

用热缩套管包裹所述钻孔岩心，加热所述钻孔岩心以便排出所述热缩套管与所述钻孔岩心之间的空气，使所述热缩套管收缩并紧密贴合所述钻孔岩心外表面的；

切割所述钻孔岩心，使所述钻孔岩心的上端面、下端面分别与所述胶结面平行；

割开所述热缩套管，制得所述试件。

2.根据权利要求1所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，在制备试件的过程中，通过热风机以350℃-450℃吹拂所述钻孔岩心的外表面来加热所述钻孔岩心。

3.根据权利要求1所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，固定试件包括以下步骤：

安装试件：将所述试件悬置在所述下剪切盒的空腔内，使所述胶结面高于所述下剪切盒的顶部并与所述下剪切盒的底部平行；

浇筑水泥砂浆：在悬置有所述试件的所述空腔内浇筑耐高温水泥砂浆；耐高温水泥凝结后，将隔板安装在所述下剪切盒上，所述隔板环绕在所述胶结充填裂隙处并且完全遮盖所述下剪切盒的内腔；将所述上剪切盒装置在所述隔板上，向所述上剪切盒的空腔内浇筑耐高温水泥砂浆；当耐高温水泥砂浆凝固后，拆除所述隔板。

4.根据权利要求3所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，拆除所述隔板后，还包括定期向剪切盒内注水用以养护耐高温水泥砂浆的步骤。

5.根据权利要求4所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，拆除所述隔板后每隔24h向剪切盒内注水，持续30天后达到水泥的理想的养护效果。

6.根据权利要求3所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，在所述剪切盒外壁依次包裹电加热圈和保温套，在加热试件的过程中，控制所述电加热圈升温，所述电加热圈产生的热量通过所述剪切盒和所述耐高温水泥砂浆传导至所述试件，以此对试件进行加热。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，在对试件进行加热的过程中控制加热速率使所述试件匀速升温，当所述试件达到预设温度后恒温保持4h，所述预设温度为100℃-600℃。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，在直剪试验过程中，以1kN/s的速率施加法向载荷达直至法向应力达到20MPa。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，其特征在于，所述试验方法还包括采用高清相机记录剪切过程中胶结面的变化、收集剪切面磨损的裂隙面矿物质和/或采用三维激光扫描仪对裂隙面粗糙特征进行扫描的步骤。